ไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์เป็นโอเลฟินส์บนตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กและโคบอลต์บนคาร์บอน

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเตรียมคาร์บอนทรงกลมในการนำมาใช้เป็นตัวรองรับสำหรับการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาและศึกษากระบวนการไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์เป็นโอเลฟินส์บนตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กและโคบอลต์บนคาร์บอนทรงกลมที่เตรียมได้ โดยสามารถเตรียมคาร์บอนทรงกลมจากไซโลสด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลคาร์บอไนเซชัน โดยตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ที่เตรียมจากตัวรองรับคาร์บอนทรงกลม (10%Co/CS-IMP) มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ที่เตรียมจากตัวรองรับเส้นใยซิลิกาและซิลิกา (10%Co/SF-IMP, 10%Co/SiO2-IMP) จากนั้นทำการศึกษาเปรียบเทียบระหว่างใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะเดี่ยว (10%Co/CS-IMP) และตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะคู่ที่มีตัวส่งเสริม (10%(Co-Fe)/K/CS-IMP) พบว่า ตัวส่งเสริมโพแทสเซียมช่วยทำให้ปฏิกิริยาเกิดสารไฮโดรคาร์บอนโอเลฟินส์ ทำการเปรียบเทียบการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยวิธีเคลือบฝัง (Impregnation, IMP) และวิธีไฮโดรเทอร์มอลคาร์บอไนเซชัน (Hydrothermal carbonization, HC) พบว่าวิธีเคลือบฝังให้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ และจากการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการทำปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ พบว่า ที่ความดันที่ 25 บาร์, อุณหภูมิที่ใช้ทำปฏิกิริยา เท่ากับ 300 องศาเซลเซียส, ค่าอัตราส่วนของน้ำหนักตัวเร่งปฏิกิริยาต่ออัตราเร็วของสารป้อน (W/F) เท่ากับ 10 กรัม(ตัวเร่งปฏิกิริยา)·ชั่วโมง/โมล โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 15%(Co-Fe)/K/CS-IMP ให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ โดยให้ค่าร้อยละการเปลี่ยนของคาร์บอนไดออกไซด์ที่สูงที่สุด เท่ากับ ร้อยละ 59.98 มีค่าร้อยละการเลือกเกิดและร้อยละผลผลิตของสารไฮโดรคาร์บอนโอเลฟินส์ เท่ากับ ร้อยละ 11.17 และ 6.50 ตามลำดับ และทำการศึกษาคุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิคการวิเคราะห์อุณหภูมิของการรีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยา, เทคนิคการดูดซับทางกายภาพด้วยแก๊สไนโตรเจน, เทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ และการศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยาของด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด