تولید صنعتی استایرن با نانوکاتالیست الماس


عیب اصلی کاتالیست‌های مبتنی بر فلزی که اکنون استفاده می‌شوند، تشکیل کک در سرتاسر این فرآیند صنعتی رایج می‌باشد. بخار بعنوان یک عامل محافظ برای جلوگیری از تشکیل کک و فعال نگه‌داشتن این کاتالیست‌ها (که اکسیدهای آهن تقویت شده‌اند) استفاده می‌شود. تولید بخار انرژی زیادی مصرف می‌کند.

    تصاویر کاتالیست تجاری K-Fe، قبل و بعد از واکنش (چپ). تصویر HRTEM از این کاتالیست تجاری (راست).    اکنون محققان موسسه فریتز هابر با استفاده از نانوالماس‌ها بعنوان کاتالیست یک فرآیند جدیدِ بدون بخار و با انتخاب‌گری بالا برای دی‌هیدروژناسیون اتیل‌بنزن ابداع کرده‌اند. این نانوکاتالیست عاری از اکسیژن و بنابراین ایمن است.

این گروه تحقیقاتی از نانوالماسی که بطور تجاری بوسیله سنتز انفجاری تولید می‌شود، استفاده کرد. نانوالماس از دیگر مواد کربنی از قبیل نانولوله‌های کربنی، نانوگرافیت، کربن فعال و کربن مزومتخلخل بسیار فعال‌تر و انتخابگرتر است. این ذرات نانوالماس که قطری بین 4 تا 8 نانومتر دارند، به شکل یک ساختار هسته – پوسته‌ی گرافن – الماس هستند. نانوذرات الماسی که هسته را تشکیل می‌دهند، قطری در حدود 2±5 نانومتر دارند و لایه گرافنی غنی از اکسیژن و دارای نقایص بسیار سطح منحنی شکلی تشکیل می‌دهد.

    شمایی از این فرآیند جدید دی‌هیدروژناسیون اتیل‌بنزن و تولید استایرن که بوسیله نانوالماس کاتالیز می‌شود.   این دانشمندان فعالیت کاتالیستی این نانوالماس را در دمای 550 درجه سلسیوس تحت فشار اتمسفریک با استفاده از اتیل‌بنزن رقیق‌شده بعنوان واکنش‌دهنده بررسی کردند. دانگشنگ سو، یکی از این محققان می‌گوید: فعالیت حالت پایدار این نانوالماس 8/2 برابر فعالیت کاتالیست اکسید آهن تقویت‌شده با پتاسیمی که ما استفاده کردیم، بود. در آزمایشات خود متوجه شدیم که روی کاتالیست استفاده شده‌ی K-Fe‌ مقادیر زیادی کک تشکیل می‌شود که به اعتقاد دانشمندان این کک با مسدود کردن بخش عمده‌ای از سطح فعال، دلیل اصلی فعالیت کم این کاتالیست می‌باشد. یکی دیگر از یافته‌های جالب ما این است که فعالیت اولیه‌ی بالای این نانوالماس را می‌توان با عبور جریان هوا از روی آن در دمای 400 درجه سانتیگراد به این نانوکاتالیست بازگرداند.

سو ادامه می‌دهد: این نانوالماس در یک دوره بلند مدت پایداری عالی نشان ‌داد. بازده و انتخابگری این نانوکاتالیست به ترتیب 5/20 و 3/97 درصد می‌باشد که آینده روشنی برای کاربردهای صنعتی آن نوید می‌دهد.

مرحله بعدی برای این گروه تحقیقاتی یافتن راهی برای بکارگیری نانوکربن برای دیگر فرآیندهای صنعتی و تست گرافن بعنوان یک کاتالیست است.

این محققان نتایج کار خود را در مجله‌ی Angewandte Chemie International Edition منتشر کرده‌اند.

 

/ 0 نظر / 8 بازدید