The deactivation study of titanium dioxide catalyst in thermochemical processes via density functional theory

Chinanang Ngamlaor

dc.contributor.advisor	Supareak Praserthdam
dc.contributor.advisor	Tinnakorn Saelee
dc.contributor.author	Chinanang Ngamlaor
dc.contributor.other	Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
dc.date.accessioned	2024-02-05T10:12:31Z
dc.date.available	2024-02-05T10:12:31Z
dc.date.issued	2020
dc.identifier.uri	https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/84314
dc.description	Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2020
dc.description.abstract	In this study, the investigation of catalytic deactivation of TiO2 by coking was performed using DFT. The effect of the Hubbard U, which was varied as U equal 4 to 6 eV and Van der Waal corrections on electronic properties were also investigated. The effect of temperature in the range of 400-1000°C was also studied. This work aims to understand relatives of coke formation, oxygen vacancy, phase transformation. The increment of the Hubbard U values provide a more accurate quantitative cited by the energy gap from the experimental investigation, the appropriate U value of the A-TiO2 (101) is 4 eV, while the R-TiO2 (110) is 6 eV. The coke formation of C1 is strongly adsorbed on the A-TiO2 (101) surface, while on the R-TiO2 (110) surface, C2 is strongly adsorbed. For oxygen vacancy on coke formation, C2 coke is strongly adsorbed on O-vac A-TiO2 (101) and O-vac R-TiO2 (110) surfaces. This can be suggested that the defect surface is more active than the perfect surface which may lead to higher stability of coke deposition. For the effect of temperature, the interaction between cokes and surfaces becomes weaker when the temperature is increased. Moreover, during the thermochemical process, the TiO2 catalyst can transform anatase to the rutile phase. It is suggested that the coke formation on the R-TiO2 (110) surface is more severe than on the A-TiO2 (101) surface.
dc.description.abstractalternative	ในการศึกษานี้ได้ทำการศึกษาการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์โดยใช้ทฤษฎีฟังก์ชันนอลความหนาแน่น โดยศึกษาผลของการเพิ่มคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์จากเทอมของฮับบาร์ดในช่วง 4-6 อิเล็กตรอนโวล์ตที่มีการเกี่ยวกับแรงวานเดอร์วาลส์รวมถึงผลของอุณหภูมิช่วง 400-1000 องศาเซลเซียส เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างการก่อตัวของโค้ก การเกิดออกซิเจนวาแคนซีและการเปลี่ยนเฟส จากผลการทดลองพบว่าการที่เทอมของฮับบาร์ดมีค่าเพิ่มขึ้นนั้นสามารถทำให้มีความแม่นยํามากขึ้น ซึ่งค่าของเทอมฮับบาร์ดที่เหมาะสมของเฟสอะนาเตสคือ 4 อิเล็กตรอนโวล์ต ในขณะที่ในเฟสของรูไทล์คือ 6 อิเล็กตรอนโวล์ต ซึ่งการก่อตัวของโค้กของสําหรับพื้นผิวที่สมบูรณ์นั้นคาร์บอน 1 อะตอม จะถูกดูดซับอย่างมากบนพื้นผิวเฟสอะนาเตสในขณะที่การก่อตัวของคาร์บอน 2 อะตอมถูกดูดซับอย่างมากบนพื้นผิวของเฟสรูไทล์ จากผลของการเกิดออกซิเจนวาแคนซีในการก่อตัวของโค้กพบว่าคาร์บอน 2 อะตอมถูกดูดซับอย่างมากบนพื้นผิวของทั้งเฟสอะนาเตสและรูไทล์ ซึ่งเป็นไปได้ว่าพื้นผิวที่มีการเกิดออกซิเจนวาแคนซีนั้นมีความว่องไวต่อปฏิกิริยามากกว่าพื้นผิวที่สมบูรณ์ซึ่งอาจนําไปสู่ความเสถียรที่สูงขึ้นของการสะสมของโค้ก สําหรับผลของอุณหภูมินั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นพบว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างโค้กและพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาจะอ่อนแอลง นอกจากนี้ในกระบวนการทางเคมีความร้อนตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถเปลี่ยนเฟสจากอะนาเตสเป็นรูไทล์ได้ ซึ่งเป็นไปได้ว่าการก่อตัวของโค้กบนพื้นผิวของรูไทล์มีความเสถียรกว่าบนพื้นผิวของอะนาเตส
dc.language.iso	en
dc.publisher	Chulalongkorn University
dc.rights	Chulalongkorn University
dc.subject.classification	Chemical Engineering
dc.subject.classification	Manufacturing
dc.subject.classification	Chemical and process
dc.title	The deactivation study of titanium dioxide catalyst in thermochemical processes via density functional theory
dc.title.alternative	การศึกษาความเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์ในกระบวนการทางเคมีความร้อนโดยทฤษฎีฟังก์ชันนอลความหนาแน่น
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