Выходные данные
Статус студент 6 курса специалитета
Организация Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
Подсекция Катализ
Метки студент
Низкотемпературная конверсия протия на наночастицах металлов I Б группы и их бинарных соединений
Панюкова Наталия Сергеевна
Как считали Куд?
Куд рассчитывалось как произведение константы скорости реакции первого порядко k0 (с^-1) и Nt — числа молекул водорода в реакционном объеме при температуре протекания реакции, отнесенное к площади активной поверхности металла катализатора, см^2. k0 найдена как тангенс угла наклона прямой на графике зависимости 1/(1-F) от времени протекания реакции, где F — степень превращения, найденная через концентрации одной изотопной формы водорода. Активная поверхность металла рассчитана по результатам низкотемпературной адсорбции водорода. Для нахождения числа молекул водорода, реакционный объем был откалиброван и определена зависимость числа молекул от температуры, при которой находится катализатор.
Вывод 1. На мой взгляд, это — общеизвестный факт, а не результат вашего исследования.
Да, согласна. Наше исследование только основывается на этом факте, полученные результаты подтверждают каталитическую активность именно наночастиц указанных металлов.
1. Сколько металлов содержали катализаторы?
2. Каково строение биметаллических катализаторов и в чем причина синергизма?
1. Нами изучено 4 образца.
Растворы реагентов для приготовления образцов готовились таким образом, чтобы соотношение массы металла к массе носителя составляло 1%. Для синтеза каждого образца использовалось 2 г носителя Al2O3. Отсюда бралось 0,02 г Au. Для приготовления растворов с необходимым массовым содержанием металла проведены следующие расчёты: сначала рассчитано число моль золота, которое содержится в 0,02 г Au (1,02*10^(-4) моль). Затем, используя полученное значение количества металла, соотношения металлов в образцах и концентрации раствора соли золота определены необходимые количества реагентов для каждой системы. Таким образом:
1 образец: чистая медь, содержал исходный реагент CuCl2*2H2O в количестве 1,02*10^(-4) моль (17,4 мг раствора).
2 образец: 25 % Au, 75 % Cu; CuCl2*2H2O в количестве 7,65*10^(-5) моль (13,04 мг раствора). AuCl3 2,55*10^(-5) моль (0,155 г раствора).
3 образец: 50 % Au, 50 % Cu; CuCl2*2H2O в количестве 5,1*10^(-5) моль (8,69 мг раствора). AuCl3 5,1*10^(-5) моль (0,31 г раствора).
4 образец чистое золото; AuCl3 1,02*10^(-4) моль (0,62 г раствора).
После приготовления растворов навески носителя массой 2 г поместили заливали соответствующими растворами солей.
2. Мы предполагаем, что образуются бинарные наночастицы типа «ядро-оболочка», где НЧ золота составляют поверхностный слой, а НЧ меди образуют ядро. Элементный состав поверхности определялся методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФлА), который показал, что на момент загрузки катализатора в реактор соотношение элементов Au:Cu составляло 1,3:1 (мольное соотношение), а после проведенных исследований Au:Cu составило 2:1. Полученные соотношения говорят о явлении сегрегации золота на поверхности бинарных НЧ. Полученные результаты согласуются с литературными данными.
Синергизм может объясняться следующими причинами:
1)Сегрегация золота. Атомы золота концентрируются преимущественно на поверхности наночастиц, тем самым защищая атомы меди от окисления. Этот фактор обеспечивает стабильность активной поверхности катализатора.
2)Размерный эффект. Металлы ряда Cu-Ag-Au в массивном состоянии являются инертными, либо малоактивными в ряде каталитических процессов. При переходе к размерам наноструктур все три металла демонстрируют высокую каталитическую активность, увеличивающуюся с уменьшением размера частиц.
3)Повышение электронной плотности на поверхности смешанной наночастицы за счет разной электороотрицательности атомов меди и золота. Электронная плотность на поверхности биметаллической частицы выше, чем у монометаллических частиц. Это связано с более высокой электроотрицательностью золота по отношению к меди. В биметаллической системе происходит перенос электронов к более электроотрицательным атомам, что создаёт на поверхности системы области различной электронной плотности. Неоднородность электронной плотности может повышать адсорбционную способность системы и увеличивать каталитическую активность за счёт лучшего трансфера электронов.
1. Нами изучено 4 образца.
Растворы реагентов для приготовления образцов готовились таким образом, чтобы соотношение массы металла к массе носителя составляло 1%. Для синтеза каждого образца использовалось 2 г носителя Al2O3. Отсюда бралось 0,02 г Au. Для приготовления растворов с необходимым массовым содержанием металла проведены следующие расчёты: сначала рассчитано число моль золота, которое содержится в 0,02 г Au (1,02*10^(-4) моль). Затем, используя полученное значение количества металла, соотношения металлов в образцах и концентрации раствора соли золота определены необходимые количества реагентов для каждой системы. Таким образом:
1 образец: чистая медь, содержал исходный реагент CuCl2*2H2O в количестве 1,02*10^(-4) моль (17,4 мг раствора).
2 образец: 25 % Au, 75 % Cu; CuCl2*2H2O в количестве 7,65*10^(-5) моль (13,04 мг раствора). AuCl3 2,55*10^(-5) моль (0,155 г раствора).
3 образец: 50 % Au, 50 % Cu; CuCl2*2H2O в количестве 5,1*10^(-5) моль (8,69 мг раствора). AuCl3 5,1*10^(-5) моль (0,31 г раствора).
4 образец чистое золото; AuCl3 1,02*10^(-4) моль (0,62 г раствора).
После приготовления растворов навески носителя массой 2 г поместили заливали соответствующими растворами солей.
2. Мы предполагаем, что образуются бинарные наночастицы типа «ядро-оболочка», где НЧ золота составляют поверхностный слой, а НЧ меди образуют ядро. Элементный состав поверхности определялся методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФлА), который показал, что на момент загрузки катализатора в реактор соотношение элементов Au:Cu составляло 1,3:1 (мольное соотношение), а после проведенных исследований Au:Cu составило 2:1. Полученные соотношения говорят о явлении сегрегации золота на поверхности бинарных НЧ. Полученные результаты согласуются с литературными данными.
Синергизм может объясняться следующими причинами:
1)Сегрегация золота. Атомы золота концентрируются преимущественно на поверхности наночастиц, тем самым защищая атомы меди от окисления. Этот фактор обеспечивает стабильность активной поверхности катализатора.
2)Размерный эффект. Металлы ряда Cu-Ag-Au в массивном состоянии являются инертными, либо малоактивными в ряде каталитических процессов. При переходе к размерам наноструктур все три металла демонстрируют высокую каталитическую активность, увеличивающуюся с уменьшением размера частиц.
3)Повышение электронной плотности на поверхности смешанной наночастицы за счет разной электороотрицательности атомов меди и золота. Электронная плотность на поверхности биметаллической частицы выше, чем у монометаллических частиц. Это связано с более высокой электроотрицательностью золота по отношению к меди. В биметаллической системе происходит перенос электронов к более электроотрицательным атомам, что создаёт на поверхности системы области различной электронной плотности. Неоднородность электронной плотности может повышать адсорбционную способность системы и увеличивать каталитическую активность за счёт лучшего трансфера электронов.