ออกซิเดชันแบบเลือกสรรของคาร์บอนมอนอกไซด์ในกระแสไฮโดรเจนเข้มข้นบนตัวเร่งปฏิกิริยาออกไซด์เชิงประกอบทองแดง–ซีเรีย

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาออกไซด์เชิงประกอบทองแดง-ซีเรียที่เตรียมโดยวิธีการตกตะกอนร่วมสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเลือกสรรของคาร์บอนมอนอกไซด์ในกระแสไฮโดรเจนเข้มข้น ตัวแปรที่ใช้ในการศึกษาคือค่าความเป็นกรด-เบสและอุณหภูมิขณะเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา คุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยาวิเคราะห์ด้วยเทคนิค XRD BET TEM TPR และ FT-IR ผลการทดลองพบว่าการตกตะกอนที่ค่าความเป็นกรด-เบสเท่ากับ 12 และอุณหภูมิขณะเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา เท่ากับ 80 องศาเซลเซียสทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีขนาดอนุภาคเล็ก (7.6 นาโนเมตร) พื้นที่ผิวจำเพาะของตัวเร่งปฏิกิริยาสูง (158.1ตารางเมตรต่อกรัม) มีการกระจายตัวของอนุภาคทองแดงออกไซด์ดี และมีค่าการเปลี่ยนของแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์เท่ากับร้อยละ 99.5 ที่ 150 องศาเซลเซียส เมื่อเติมแมงกานีสหรือโคบอลต์ลงในตัวเร่งปฏิกิริยา 5%Cu-Ce-O พบว่าที่อัตราส่วนทองแดงต่อแมงกานีสและทองแดงต่อโคบอลต์ที่อัตราส่วน 5 ต่อ 1 มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดอื่น โดยตัวเร่งปฏิกิริยา 5%(5:1)Cu-Mn-Ce-O และ 5%(5:1)Cu-Co-Ce-O มีค่าการเปลี่ยนของแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์สมบูรณ์ และค่าการเลือกเกิดปฏิกิริยากับแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์เท่ากับร้อยละ 51 และ 57 ที่ช่วงอุณหภูมิ 150-170 องศาเซลเซียสและที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส ตามลำดับ เมื่อมีการเติมน้ำร้อยละ 10 คาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 15 และทั้งน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้ความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาลดลง เมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้งานแล้วไปกระตุ้นโดยการเผาภายใต้บรรยากาศออกซิเจนที่อุณหภูมิ 110 และ 300 องศาเซลเซียส พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยามีความว่องไวเพิ่มขึ้นใกล้เคียงกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ผ่านการใช้งาน จากผลการทดสอบความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยา 5%(5:1)Cu-Mn-Ce-O พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยามีความเสถียรตลอดการทดสอบต่อเนื่องเป็นเวลา 1440 นาที ที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส