สมรรถนะเชิงเร่งปฏิกิริยาของทอง-คอปเปอร์ออกไซด์/ซีเรียสำหรับออกซิเดชันแบบเลือกเกิดของคาร์บอนมอนอกไซด์ในกระแสไฮโดรเจนเข้มข้น

Abstract

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อศึกษาความว่องไวและการเลือกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดโลหะผสมโกล – คอปเปอร์ออกไซด์ บนตัวรองรับซีเรียที่เตรียมด้วยวิธีการตกตะกอนและพอกพูนบนตัวรองรับ เพื่อกำจัดแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ในกระแสแก๊สไฮโดรเจนเข้มข้นให้เหลือน้อยกว่า 100 ส่วนในล้านส่วน คุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในงานวิจัยถูกวิเคราะห์ด้วยเทคนิค XRD SEM TEM BET TPR และ FT-IR จากผลการทดลองพบว่า ในช่วงอุณหภูมิ 70 ถึง 90 องศาเซลเซียส ตัวเร่งปฏิกิริยา AuCuO/CeO₂ มีประสิทธิภาพสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Au/CeO₂ และ CuO/CeO₂ นอกจากนี้ยังพบว่าชนิดของเบสที่ใช้ในการตกตะกอนของตัวเร่งปฏิกิริยามีผลต่อร้อยละการเลือกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของคาร์บอนมอนอกไซด์ โดยตัวเร่งปฏิกิริยา AuCuO/CeO₂ ที่เตรียมโดยใช้ Na₂CO₃ เป็นสารที่ช่วยในการตกตะกอนให้ค่าร้อยละการเลือกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของคาร์บอนมอนอกไซด์สูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมโดย NaOH และ NH4OH ตามลำดับ จากการทดลองยังพบว่าเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 0.5%(1:1)AuCuO/CeO₂ ซึ่งมีพื้นที่ผิวสัมผัสสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นๆ โดยมีค่าเท่ากับ 74 ตารางเมตรต่อกรัม ให้ค่าร้อยละการเปลี่ยนแปลงแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์เท่ากับร้อยละ 100 และให้ค่าร้อยละการเลือกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของคาร์บอนมอนอกไซด์เท่ากับร้อยละ 62 ที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส หากทำการเติม H₂O CO₂ และทำการเติมร่วม H₂O กับ CO₂ ลงในกระแสแก๊สไฮโดรเจน พบว่าร้อยละการเปลี่ยนแปลงของแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยา 0.5%(1:1)AuCuO/CeO₂ ลดลงเป็นร้อยละ 99 80 และ 90 ที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส ตามลำดับ เมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผ่านการใช้งานแล้วไปทำการกระตุ้นโดยการเผาที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส ในบรรยากาศเป็นเวลา 2 ชั่วโมง พบว่าความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเลือกเกิดของคาร์บอนมอนอกไซด์มีค่าใกล้เคียงกับความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยังไม่ผ่านการใช้งาน จากผลการทดสอบความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยา 0.5%(1:1)AuCuO/CeO₂ พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยามีความเสถียรตลอดการใช้งานเป็นเวลา 360 นาที ที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส ภายใต้บรรยากาศ