Effect of Cu/Zn ratios and Zr, Mn promoters on CuO/ZnO-based catalysts for methanol synthesis via hydrogenation of CO and CO2

Phapatchaya Phonrat

dc.contributor.advisor	Bunjerd Jongsomjit
dc.contributor.author	Phapatchaya Phonrat
dc.contributor.other	Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
dc.date.accessioned	2021-09-22T23:36:36Z
dc.date.available	2021-09-22T23:36:36Z
dc.date.issued	2020
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77197
dc.description	Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2020
dc.description.abstract	The aim of this research is to investigate CuO/ZnO/Al2O3 (CZA) catalysts with different Cu/Zn weight ratios including CZA-0.5, CZA-1, CZA-2 and CZA-3.5 catalysts having Cu/Zn weight ratios is 0.5, 1, 2 และ 3.5, respectively. Catalysts were prepared by the co-precipitation method. Catalysts were characterized to determine the physical and chemical properties using various techniques such as N2 adsorption, CO-Chemisorption, SEM-EDX, ICP-MS, XRD, XPS, H2-TPR, CO2-TPD and TGA. The catalysts were tested in CO hydrogenation and CO2 hydrogenation at 250 °C under atmospheric pressure. From reaction test, it was found that CZA-3.5 catalyst exhibited the highest catalytic activity due to the highest copper contents resulting in increasing surface area, metallic copper surface and number of strong basic sites. In addition, effect of Zr and Mn promoters was also investigated. The results presented that Mn promoter can increase the surface area, metallic copper surface, copper dispersion, number of strong basic sites, but decrease crystallite size of CuO. The CZ-Mn-2 catalyst had the highest catalytic activity for CO2 hydrogenation. Meanwhile, the CZ-Zr-2 catalyst exhibited the highest catalytic activity for CO hydrogenation. In the final part, the stability of CZA-2, CZ-Zr-2 and CZ-Mn-2 catalysts was investigated to determine the differences between the fresh and spent catalysts for comprehend cause of catalyst deactivation.
dc.description.abstractalternative	งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาคอปเปอร์ออกไซด์ ซิงค์ออกไซด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์ (CZA catalyst) ที่มีอัตราส่วนน้ำหนักของคอปเปอร์ต่อซิงค์แตกต่างกันคือ CZA-0.5, CZA-1, CZA-2 and CZA-3.5 ซึ่งมีอัตราส่วนโดยน้ำหนักของคอปเปอร์ต่อซิงค์เท่ากับ 0.5, 1, 2 และ 3.5 ตามลำดับ ตัวเร่งปฏิกิริยาถูกเตรียมด้วยวิธีการตกตะกอนร่วม นำตัวเร่งปฏิกิริยาไปวิเคราะห์คุณลักษณะทางกายภาพและทางเคมีด้วยเทคนิค N2 adsorption, CO-Chemisorption, SEM-EDX, ICP-MS, XRD, XPS, H2-TPR, CO2-TPD และ TGA ทดสอบประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนมอนอกไซด์ และ ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิ 250 องศาเซลเซียส ความดันบรรยากาศ จากผลการทดสอบพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาCZA-3.5 มีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาได้ดีที่สุด เนื่องจากมีประมาณ คอปเปอร์มาก ส่งผลให้มีพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา, ตำแหน่งที่ว่องไว และปริมาณของตำแหน่งกรดแก่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังมีการศึกษาผลของความแตกต่างของตัวปรับปรุงเช่น Zr และ Mn จากการทดลองเห็นได้ชัดว่า การปรับปรุงตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยMnช่วยให้พื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา, ตำแหน่งที่ว่องไว และปริมาณของตำแหน่งกรดแก่เพิ่มขึ้น และยังช่วยลดขนาดผลึกของCuOอีกด้วย ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปรับปรุงด้วยMnจึงมีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปรับปรุงด้วยZrจะมีประสิทธิภาพสูง เมื่อทดสอบปฏิกิริยาด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ไฮโดรจิเนชัน ในส่วนสุดท้ายค่าความคงตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา CZA-2, CZ-Zr-2 และ CZ-Mn-2 จะถูกตรวจสอบความแตกต่างระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยังไม่ถูกใช้งานและตัวเร่งปฏิกิริยาหลังการใช้งานแล้ว 5 ชั่วโมง เพื่อหาสาเหตุของการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา
dc.language.iso	en
dc.publisher	Chulalongkorn University
dc.relation.uri	http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2020.58
dc.rights	Chulalongkorn University
dc.subject.classification	Chemical Engineering
dc.title	Effect of Cu/Zn ratios and Zr, Mn promoters on CuO/ZnO-based catalysts for methanol synthesis via hydrogenation of CO and CO2
dc.title.alternative	ผลของอัตราส่วนคอปเปอร์ต่อซิงค์ และตัวส่งเสริมเซอร์โคเนียม แมงกานีสต่อตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีองค์ประกอบของ CuO/ZnO สำหรับการสังเคราะห์เมทานอลโดยไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนมอนอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์
dc.type	Thesis
dc.degree.name	Master of Engineering
dc.degree.level	Master's Degree
dc.degree.discipline	Chemical Engineering
dc.degree.grantor	Chulalongkorn University
dc.identifier.DOI	10.58837/CHULA.THE.2020.58