پایان نامه

 

  مقاله نانوکاتالیست در pdf دارای 129 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله نانوکاتالیست در pdf   کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است

 

بخشی از فهرست مطالب پروژه مقاله نانوکاتالیست در pdf

فصل 1-کاتالیست و علم سطح
1-1-کاتالیست
1-2-انواع کاتالیزور
1-2-1-کاتالیست هموژن
1-2-2-کاتالیست های هتروژن یا ناهمگن
1-2-3-کاتالیست های زیستی یا آنزیمها
1-3-کاتالیست های هتروژن (ناهمگن)
1-3-1-کاتالیزورهای توده ای
1-3-2-کاتالیزورهای پایه ای
1-4-فعالیت و گزینش
1-5-مراحل فعل و انفعال کاتالیستی
1-6-کاتالیزور ایده آل
1-7-سرعت ویژه کاتالیست
1-8-گزینش پذیری
1-9-پایداری
1-10-خصوصیات فیزیکی کاتالیست
1-11-خصوصیات مکانیکی کاتالیست
1-12-تهیه کاتالیست
1-13-موارد مورد استفاده در ساخت کاتالیست
1-14-پایه کاتالیست
1-15-روشهای ساخت کاتالیزورها
1-15-1-روش رسوب گیری
1-15-2-روش Copercipitation
1-15-3-روش Raney
1-16-کاتالیزورهائی که غیر فعال می شوند
1-17-مکانیسم غیرفعال شدن کاتالیزور
1-17-1-واکنش های فساد
1-17-2-نفوذ حفره ای
1-17-3-انواع حمله سموم به سطح کاتالیزور
1-17-4-دیگر عوامل موثر در فساد
1-18-جذب سطحی
1-19-سینیک جذب سطحی
1-20-جذب سطحی بر روی یک سطح عریان
فصل دوم: نانوکاتالیست
مقدمه
2-1-کاتالیست ناهمگن
2-2-واکنشهای ناهمگن کجا اهمیت پیدا می کنند؟
2-3-بررسی فرآیند با Fincher-tropsch از نظر شیمیایی
2-4-کاتالیست سه گانه
2-5-فراوری نیمه هادیها و نانوتکنولوژی
2-6-دیگر زمینه های کاربرد دانش سطح
بخش اول
2-7-ساختار سطح
2-8-ساختار ایده آل صاف
2-9-ترازهای سطح بالا و ترازهای مجاور آن
2-10-سطوح مقابل
2-11-سطوح جفت فلزی
2-12-مفهوم ناهمگنی سطح بخاطر مواد جذبی
2-13-بازسازی سطوح تمیز
2-14-جزیره ها
2-15-وضعیت الکترونی توده
2-16-فلزات نیم رساناها و نارساناها
بخش دوم
2-17-تحقیقات و بررسی های آزمایشی از سطح و ساختار ماده جذب شده
2-18-تکنیکها و روشهای تحقیقی با توجه به مرور اجمالی
2-19-اسکن گیری یا نمایش میکروسکوپی حاصل از کاوش و ایجاد سوراخ
2-20-نیروی اتمی میکروسکوپی
2-21-نمایش و اسکن میکروسکوپی حفاری یا سوراخ
2-22-مود یا روش تماس یا اتصال
2-23-روش نیروی اصطکاک
2-24-روش غیر تماسی
2-24-1-نمایش میکروسکوپی در نزدیکی سطح
2-24-2-پراکندگی الکترون یا انرژی پایین و کم
2-24-3-طیف سنجی الکترونیک
2-25-ادسرپشن لانگ مویریان
2-26-ادسرپشن لانگ مویریان (ادسرپشن مجزا)
2-27-ادسرپشن مویریان مجزا با برهم کنش های جانبی
2-28-ایزوترم های ادسرپشن: فرآیند جنبش شناسی
2-29-ایزوترم لانگ مویر
2-30-دسرپشن برنامه ریزی شده با دما
2-31-بررسی و تجزیه و تحلیل کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما
2-32-بررسی کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما
خلاصه ای از مطالب مهم
بخش سوم
2-33-واکنش های سطح پیچیده (کاتالیزکردن و کندن)
2-34-اندازه گیری و سنجش سینتیک سطح و مکانیزم های واکنش
2-35-فرآیند هابر-بوش
2-36-از سنتیک های میکروسکوپی تا کاتالیز کردن
فصل سوم: کاربرد نانوکاتالیست در صنعت
3-1-گوگرد زدایی از سوختهای فسیلی با نانوکاتالیست
3-2-نانوکاتالیست و اینده سوختهای فسیلی
3-3-پیشرفت های نانوکاتالیست دارای این قابلیت هاست
3-4-برخی از کاربردهای تجاری شده و یا در مرحله تجاری شدن فناوری نانو
3-5-تصفیه گازهای خروجی از اگزوز با کاتالیزورهای نانوساختاری
3-5-1-تصفیه پساب های صنعتی با استفاده از نانوفیلتراسیون
3-5-2-تصفیه آبهای آلوده با استفاده از نانو مواد
3-6-کاهش آلایندگی حاصل از سوخت های دیزلی با کمک کاتایست های اکسیدی لرزان
3-7-کاتالیست ها و پیل های سوختی زیستی
3-8-افزایش فعالیت نانوکاتالیست ها توسط آب
3-9-کاتالیست های زیست محیطی
3-10-کاربرد نانوکاتالیست ها در هیدروکراکینگ فرآیندهای پالایش نفت
3-10-1-مقدمه
3-10-2-هیدروکراکینگ
3-10-3-کاربردهای فناوری نانو در هیدروکراکینگ
3-11-کاربرد مواد نانو متخلخل در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون فرآیندهای پالایش نفت
3-11-1-مقدمه
3-11-2-پلیمریزاسیون
3-11-3-ایزومریزاسیون
3-11-4-کاربردهای فناوری نانو در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون
3-11-5-ایزومریزاسیون
3-12-طرح های کاتالیستی در حال بررسی
3-12-1-بررسی ساخت پوشش های کاتدی جهت آزادسازی گاز هیدروژن در فرآیند
3-12-2-بررسی ساخت کمپلکس متالوسنی بیس زیرکو تیم دی کلرید برای پلیمر
3-12-3-بررسی سنتز دی متیل اتراز گاز سنتز بر روی کاتالیست های دو عملگر
3-13-استفاده از تکنولوژی نانوکاتالیست برای تهدید کشورهای خاورمیانه
3-14-قابلیت های پیش بینی شده نانوکاتالیزورها
3-15-تحلیل
منابع و مأخذ

بخشی از منابع و مراجع پروژه مقاله نانوکاتالیست در pdf

SURFACE SCIENCE, FOUNDATIONS OF CATALIYSIS AND NANOSCIENCE KURT W.KALASINSKI
سینتیک واکنشهای کاتالیزی ناهمگن، میشل بودار، جی، ژگارماریاداسو، ترجمه محمد کاظمینی، ایرج ناصر
کاتالیز همگن، جرج دبلیو.پارشال، استیون دی.اتیل، ترجمه علی پور جوادی، منصور عابدینی

1-1-کاتالیست:

    1-2-انواع کاتالیزور:

کاتالیزورها را  می توان به 3 دسته بزرگ تقسیم کرد

کاتالیست های هموژن
کاتالیست های هتروژن
آنزیم ها (بیوکاتالیست ها)

1-2-1-کاتالیست هموژن:

هنگامیکه کاتالیست ها با واکنش دهنده ها در یک فاز باشند هموژن  نامیده می شوند

این کاتالیست ها معمولاً بصورت مایع یا گاز می باشند بعنوان مثال در واکنش تهیه اتر از اتانول، اسید فسفریک یا اسید سولفوریک بکار گرفته می شود که با محیط واکنش دهنده ایجاد فاز نمی کند

1-2-2-کاتالیست های هتروژن یا ناهمگن:

هنگامیکه واکنش دهنده ها با کاتالیزور حداقل ایجاد دو فاز نمایند کاتالیزور را ناهمگن نامند. اکثر این کاتالیزور جامد بوده و واکنش روش فصل مشترک کاتالیزرورهای هموژن ارجحیت دارند زیرا در کاتالیزورهای هتروژن می توانند از سیستم Cointinus استفاده کرد. ولی برای جدا کردن کاتالیزورهای هموژن هزینه زیادی صرف می شود

در کاتالیزورهای ناهمگن گزینش پذیری بیشتری وجود دارد و در جایی که بتوان از کاتالیزور هتروژن استفاده کرد از کاربرد کاتالیس هموژن اجتناب می شود

1-2-3-کاتالیست های زیستی یا آنزیمها:

آنزیمها پروتئین هایی با وزن 12000 تا 000/000/1 می باشند که عمل کاتالیتیکی روی آنها به غایت مخصوص می باشد و در مکانهای فعال یا Site انجام می گیرد. اینگونه کاتالیزورها در واکنش های مربوط به موجودات زنده و نیز در سنتز بسیاری از فرآورده های دارویی و غذایی شرکت دارند و دارای اهمیت قابل توجهی می باشند نخستین بار لویی پاستور در دهه 1850 با تحقیق درباره تخمیر این کاتالیست ها نتایج جالبی بدست آورد. وی نشان داد که اورگانیسم ذره بینی مخمر باعث تبدیل گلوکز به اتانول می گردد او نتیجه گرفت که تخمیر از فرایندهایی است که درون سلولهای زنده انجام می گیرد. ادوارد بوخنر در سال 1897 گفت که عمل تخمیر در ماده موجود در عصاره مخمر حاصل می شود و این ماده را آنزیم نامید. هنگامی که مواد دیگر کشف شدند و توانستند در فرایندهای زیستی عمل کنند به آنها نام عمومی آنزیم اطلاق گردردی واژه آنزیم از واژه یونانی آنزیموس گرفته شده است که به معنی ماده حاوی خمیر مایع است (واژه ZYME به معنی خیمر مایع) واکنش کاتالیستی در قسمتی خاص از آنزیم انجام می شود که به آن مکان فعال یا سایت گفته می شود. یکی از محققین به نام فیشر نظریقه قفل و کلید را در رابطه با واکنش‌های آنزیمی پیشنهاد کرد

1-3-کاتالیست های هتروژن (ناهمگن) (Heterogeneous):

همانطور که قبلاً گفته شده اگر کاتالیزورها و مواد واکنش دهنده حداقل در دو فاز قرار گرفته باشند کاتالیزور را هتروژن یا ناهمگن می نامند

کاتالیزورهای صنعتی معمولاً جامد می باشند و قسمت عمده واکنش های صنعتی روی اینگونه کاتالیزورها انجام می گیرد

کاتالیست های هتروژن به دو دسته بزرگ تقسیم می شوند

کاتالیزورهای توده ای (1)
کاتالیزورهای پایه ای (2)

1-3-1-کاتالیزورهای توده ای:

در صورتی که فاز فعال تشکیل دهنده کاتالیست تنها به صورت فلز یا پایه خالص باشد کاتالیزور را توده ای گویند مانند کاتالیزور نیکل

1-3-2-کاتالیزورهای پایه ای:

در این حالت معمولاً سایتهای فعال که عمدتاً عناصر واسطه می باشند روی یک پایه (معمولاً سیلیس، اکسید تیتان، اکسید منیزیم، کربن فعال، غیره) قرار می گیرد و پایه نقش نگه دارنده عناصر را دارد. بیشتر کاتالیست های صنعتی از این نوع می باشند به عنوان مثال کاتالیست های

بطور کلی کاربرد کاتالیست ها بدین صورت باعث افزایش سطح به میزان قابل توجهی می‌شود که به علت وجود Rugosity یا ناهمواری و همچنین خلال و فرج و منافذ یا Poreهای درون جامدات می‌باشد

نقش Pore بسیار با اهمیت است و این نقش نه تنها به دلیل ایجاد سطح بیشتر جهت افزایش سرعت واکنش است بلکه به علت ایجاد انتقال مواد می باشد

1-4-فعالیت و گزینش Activity And Selectivity:

فعالیت کاتالیستی عبارت از میزان سرعت بخش فعل و انفعال است بنابراین این یک واکنش ممکن است با یک کاتالیست سرعت بیشتری داشته باشد تا با کاتالیست دیگر، یا ممکن است یک ماده دو گونه فرایند با دو نوع کاتالیست نشان دهد . Catalyist Selectivity

عبارت است از قدرت کاتالیست در مورد یک فرایند بخصوص در صورتی که امکان ایجاد فرایندهای دیگر نیز موجود باشد

هر چه نوع کاتالیست مورد استفاده واکنشی را بیشتر در جهت تولید محصولات دلخواه سوق دهد به اصطلاح آن کاتالیست سلکتیوتر خواهد بود

گزینش معمولاً با فشار، دما و ترکیبات شرکت کننده در فعل و انفعال و همچنین طبیعت کاتالیست بستگی دارد به طور مثال عمل کاتالیست را در تجزیه کاتالیستی اتانول آورده می شود. این واکنش بر روی مس به صورت زیر تولید فرمالدئید و بر روی آلومین تولید اتیلن و اتر می نماید

 این مسئله را می توان چنین توجیه کرد که در مورد اول مس جاذب هیدروژن و در مورد دوم و سوم آلومین جاذب آب می باشد. یک کاتالیست ممکن است یا از لحاظ گزینش یا فعالیت و یا هر دو مناسب باشد فاکتور Selectivity از اهمیت بیشتری برخوردار است

معمولاً افزایش دما عمر کاتالیست را کاهش می دهد ولی با وجود این فعالیت را افزایش می دهد در صورتی که واکنش گرمازا باشد افزایش دما درصد تبدیل را کاهش می دهد گزینش معمولاً تابعی از درجه تبدیل و شرایط فعل و انفعال است. در رابطه با گزینش پارامترهای دیگری از جمله تبدیل و بهره نیز عنوان می شود

1-5-مراحل فعل و انفعال کاتالیستی:

در یک فعل و انفعال سرعت واکنش برحسب تغییر در مولهای یک ترکیب در واحد زمان برای واحد حجم مخلوط تعریف می شود. معمولاً مناسب خواهد بود که در رابطه سرعت جرم را به جای حجم مبنا قرار دهیم. بنابراین سرعت واکنش را می توان بصورت رابطه ریاضی چنین نوشت

که V: حجم مخلوط ترکیب شونده ها، N: تعداد مولهای یکی از ترکیب شونده ها، F: تعداد مولهای شرکت کننده در واکنش در آغاز، W: وزن کاتالیست، X: تبدیل، t: زمان

بین سرعت واکنش و غلظت ترکیب شونده ها رابطه ساده زیر وجود دارد

که C_a و C_b به ترتیب غلظت ترکیب شونده های B, A و  اعداد ثابت و K سرعت است طبق معادله آرینوس  با دما تغییر می کند. بعنوان مثال دو واکنش فرضی شیمیایی یکی هموژن و بدون کاتالیست و دیگری همراه با کاتالیست را در نظر می‌گیریم معمولاً سرعت واکنش کاتالیستی از سرعت واکنش هموژن بدون کاتالیست بیشتر است

1-6-کاتالیزور ایده آل:

کاتالیزوری ایده آل است که دارای مشخصات زیر باشد

1-فعالیت بالا، 2-گزینش پذیری بالا، 3-پایداری بالا، 4-هزینه های تولید پایین

1-Activity یا فعالیت به طرق مختلف بیان می شود که در هر صورت با سرعت واکنش ارتباط دارد

(1-13)

ساده ترین روش برای بررسی فعالیت محاسبه درصد تبدیل یا Conversion می باشد درصد تبدیل عبارت است از جمع جبریکل مواد تولید شده یا (مقدار اولیه باقیمانده ماده-100)

1-7-سرعت ویژه کاتالیست: Specific Rate

عبارت است از تعداد مولهای ماده تبدیل شده بوسیله یک گرم فاز فعال (معمولاً فلز)

(1-14)                                       = سرعت ویژه

(1-15)                                                  Q= Flow Rate

Q: عبارت است از حجم در حالت مایع خوراک در واحد زمان که وارد راکتور می شود

P: دانسیته خوراک، M: جرم مولی خوراک و در صورتیکه چند جسم باشد جرم مولی متوسط

Conversion: تعداد مولهای تبدیل شده

 تعداد مولها در ساعت که وارد راکتور می شوند

%Metal: به ازاء  یک گرم فلز

M_Cetal: جرم کاتالیست، محاسبه فعالیت بر حسب واحد Site که به آن TNH^-1=Turn Over Numb یا شماره چرخش گفته می شود

 D:Dispersion

= تعداد مولهای فلز بکار گرفته شده

1-8-گزینش پذیری:

پارامتر بسیار مهمی در مشخص کردن یک کاتالیزور ایده آل است. هنگامیکه یک واکنش انجام می‌شود. ماده بخصوصی برای تولید مورد نظر می باشد و معمولاً گزینش پذیری نسبت به ماده مورد نظر محاسبه می گردد ولی همزمان مواد دیگری نیز بطور ناخواسته تولید می شود. پس کاتالیزوری مناسب است که بتواند واکنش را در جهت مورد نیاز به سرعت بیشتر پیش ببرد چنین کاتالیزوری را در اصطلاح Selevtivity می گویند

1-9-پایداری:

یکی از پارامترهای مهم برای ارزیابی کاتالیزورها می باشد یک کاتالیزور پایدار (Stable) باید دارای خصوصیات های زیر باشد

1-از نظر مکانیکی مقاوم باشد تا در راکتور فرسوده نشود و بتواند مدت زمان طولانی دوام داشته باشد در غیر اینصورت در اثر حرارت و جریان سایش پیدا کرده و به تدریج پودر شده و با جریان خوراک از راکتور خارج می گردد و مشکلاتی از قبیل: افت فشار در راکتور، بسته شدن شیرها و .. پدید می آورد مقاومت مکانیکی هنگامی مفهوم خود را داراست که کاتالیزور با دانه بندی خاص مشخص شود. طبیعتاً در کاتالیزورهای پودری که در راکتورهای همزمان دار استفاده می شود

1-مقاومت مکانیکی بی معنی است

2-مقاومت در مقابل حرارت یا شوک حرارتی

3-مقاومت در مقابل سموم

یکی از مهمترین فاکتورها برای ارزیابی یک کاتالیزور تغییرات فعالیت آن نسبت به زمان می باشد اکثر کاتالیزورها در شروع واکنش دارای فعالیت نسبتاً بالایی هستند ولی بتدریج فعالیت خود را از دست می دهند

هر چه شیب کاهش فعالیت کمتر باشد کاتالیزور مناسب تر است. دو دلیل اساسی دما پایین آمدن فعالیت کاتالیزور با گذشت زمان است

1-سمومی که همراه خوراک وارد راکتور می شود

2-سمومی که در راکتور تولید می شود

1-10-خصوصیات فیزیکی کاتالیست:

افزایش سطح یک جامد اثر چشمگیری بر مقدار جذب گازهای مختلف بر روی آن داشته و فعالیت آن را بعنوان کاتالیست می افزاید برای استفاده های کاتالیستی خواه بطور مستقیم یا بعنوان پایه کاتالیست موادی با سطح حتی بیش از 100 متر مربع ساخته شده است. خصوصیات دیگر کاتالیست (علاوه بر کمیت سطح) نیز می تواند نقش مهمی در تعیین فعالیت کاتالیست ایفا نماید

بعنوان مثال در شرایط خاصی با اینکه سطح یک کاتالیست خیلی بالا است ولی به علت کوچک بودن منافذ مولکولهای مواد شرکت کننده در واکنش نمی توانند به سرعت در منافذ نفوذ نمایند و از مقاوم سطح موجود استفاده نمایند و در شرایط دیگری ممکن است نحوه توزیع منافذ اهمیت پیدا کند حال به پارامترهایی که علاوه بر سطح در بالا بردن و یا پایین آوردن فعالیت کاتالیست می توانند موثر باشند می پردازیم

1-دانسیته: برای یک جامد دارای منفذ دانسیته های مختلفی تعریف می شود

الف) دانسیته توده ای و bulk density: عبارت است از وزن تقسیم بر حجم بستری که آن مقدار کاتالیست در آن جای داده شده است

ب)دانسیته ظاهری: عبارت است از وزن واحد حجم کاتالیست. برای کاتالیست های با شکل هندسی یکدست و یکنواخت، وزن نمونه ای از آن برای محاسبه دانسیته کفایت می کند برای محاسبه دانسیته ظاهری روشهای گوناگون وجود دارد ولی قابل اطمینان‌ترین روش، روش افت فشار است که در توده ای از کاتالیست در یک بستر به ارتفاع L می‌تواند بوجود آید

ج)دانسیته حقیقی: عبارت است از وزن واحد حجم جزء کاتالیست

2-اندازه منافذ: با وجود اینکه سطح زیاد کاتالیست می تواند نشان دهنده فعالیت بالای آن باشد ولی نباید مقایسه کاتالیست ها فقط بر مبنای کم و زیاد بودن سطح انجام شود زیرا سطوح منافذ کاتالیست ممکن است کلاً در دسترس مواد شرکت کننده در واکنش نباشند از جمله دلایلی که برای این موضوع وجود دارد این است که اندازه منافذ داخل کاتالیست به قدری کوچک باشد که مواد شرکت کننده در واکنش نتوانند براحتی در آن وارد شوند بنابراین لازم است که متوسط شعاع منافذ- چگونگی توزیع منافذ و چگونگی ارتباط این منافذ نیز مشخص باشد

1-11-خصوصیات مکانیکی کاتالیست

1-آزمایش مقاومت در مقابل فشار:

یکی از روشهای معمول این است که به آهستگی بر روی توده ای از کاتالیست که در سیلندر قرار دارد بوسیله یک پیستون فشار وارد آوریم و جابجایی کاتالیست را بر حسب فشار وارد آمده اندازه گیری می نمائیم

دانه های کاتالیست را می توان بطور مجزا نیز تحت فشار قرار داد در اندازه گیری مقاومت کاتالیست ها مقاومت شعاعی از مقاومت محوری دارای اهمیت بیشتری است

 2-مقاومت در برابر سایش:

مقاومت در مقابل سائیدگی برای کاتالیست های با بستر ثابت به این دلیل اهمیت دارد که سایش را در موقع پر کردن راکتور به حد مینیمم برسانند یکی از روشها این است که تعداد از دانه های کاتالیست را در سیلندرهایی که در آن دانه های سرامیکی قرار داده شده‌اند ریخته و در مدت زمان معینی بر روی دستگاههای مخصوص بچرخانیم و میزان سایش را با وزن مقدار کاتالیست پودر شده مشخص نموده و درصد آن را تعیین نمائیم

3-آنالیز دانه ای کاتالیست ها:

برای اندازه گیری توزیع پراکندگی ذرات با اندازه های مختلف کاتالیست از الک هائی با اندازه سوراخهای مختلف و استاندارد استفاده می شود. برای این کار یک سری الک که به ترتیب از بالا به پایین اندازه منافذ صفحه الک کوچکتر می شود را بر روی دستگاهی که مرتب و بطور یکنواخت الک‌ها را تکان می دهد و بدین ترتیب وزن مشخصی از کاتالیت که بر روی اولین الک قرار دارد بسته به اندازه ذرات آن از الکهای متوالی رد می‌شود و بر روی هر الک مقداری از آن باقیمانده و بقیه رد شده و به الک بعدی وارد می‌شود و بدین ترتیب درصد اندازه ذرات و توزیع آن معلوم می شود

1-12-تهیه کاتالیست:

 

کلمات کلیدی :