Luận án tiến sĩ: Hydroformylation etylen với CO/CO2 - Xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2
Luận án tiến sĩ nghiên cứu hydroformylation etylen với CO/CO2 sử dụng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2. Tập trung tổng hợp, đặc trưng xúc tác dị thể trong hóa học xanh.
Chemical Engineering
Luan An
Doctoral Thesis
Năm xuất bản
Số trang
127
Thời gian đọc
20 phút
Lượt xem
3
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Hydroformylation Etylen Công Nghệ Xúc Tác Tiên Tiến
Phản ứng hydroformylation etylen đại diện cho một trong những quá trình quan trọng nhất trong hóa học xanh hiện đại. Công nghệ này chuyển hóa etylen ethylene thành propanal - nguyên liệu cơ bản cho nhiều ngành công nghiệp hóa chất. Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển xúc tác dị thể mới, đặc biệt là hệ SILP supported ionic liquid phase và vàng nano Au nanoparticles trên chất mang TiO2. Việc sử dụng carbon dioxide CO2 thay thế một phần carbon monoxide CO trong khí tổng hợp syngas mở ra hướng đi bền vững cho ngành công nghiệp. Xúc tác SILP/TiO2 kết hợp ưu điểm của xúc tác đồng thể và dị thể, tạo ra hiệu suất cao trong điều kiện phản ứng nhẹ nhàng. Titan dioxide TiO2 được chọn làm chất mang catalyst support nhờ tính chất bề mặt ưu việt và khả năng tương tác tốt với pha lỏng ion. Nghiên cứu này đóng góp quan trọng vào việc thương mại hóa quy trình hydroformylation phản ứng thân thiện môi trường.
1.1. Nguyên Lý Phản Ứng Hydroformylation
Phản ứng hydroformylation chuyển hóa olefin thành aldehyde thông qua quá trình cộng hợp carbon monoxide CO và hydro. Etylen ethylene phản ứng với khí tổng hợp syngas tạo thành propanal. Cơ chế phản ứng bao gồm các bước: phối trí olefin với trung tâm kim loại, chèn CO, và hydro phân giải. Xúc tác đóng vai trò quyết định trong việc kiểm soát độ chọn lọc và hoạt tính. Nhiệt độ và áp suất ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng.
1.2. Vai Trò Của Carbon Dioxide Trong Phản Ứng
Carbon dioxide CO2 được nghiên cứu như nguồn carbon thay thế trong hydroformylation phản ứng. Việc sử dụng CO2 giảm phụ thuộc vào carbon monoxide CO độc hại. Phản ứng chuyển hóa CO2 thành CO thông qua phản ứng nghịch chuyển khí nước. Xúc tác vàng nano Au nanoparticles thúc đẩy quá trình này hiệu quả. Cách tiếp cận này góp phần giảm phát thải khí nhà kính.
1.3. Ứng Dụng Công Nghiệp Của Propanal
Propanal là nguyên liệu quan trọng cho sản xuất axit propionic, propanol và các hợp chất hóa học khác. Nhu cầu thương mại propanal tăng đều qua các năm. Ngành nhựa, dược phẩm và mỹ phẩm là khách hàng chính. Quy trình hydroformylation etylen ethylene cung cấp phương pháp sản xuất hiệu quả nhất. Công nghệ xúc tác mới giúp giảm chi phí sản xuất đáng kể.
II. Xúc Tác SILP TiO2 Cấu Trúc Và Tính Chất
Xúc tác SILP supported ionic liquid phase trên titan dioxide TiO2 kết hợp ưu điểm độc đáo của cả hai thành phần. Pha lỏng ion được cố định trên bề mặt chất mang catalyst support tạo thành lớp mỏng hoạt tính cao. Cấu trúc này cho phép phân tán đồng đều phức chất kim loại xúc tác. TiO2 cung cấp diện tích bề mặt lớn và độ bền nhiệt tốt. Tương tác giữa pha lỏng ion và chất mang tăng cường độ ổn định của hệ xúc tác. Phương pháp tổng hợp bao gồm ngâm tẩm pha lỏng ion chứa phức Rh-TPPTS lên TiO2. Lượng pha lỏng tối ưu đảm bảo phủ đầy đủ bề mặt mà không gây tắc lỗ xốp. Xúc tác dị thể này dễ dàng tách khỏi sản phẩm và tái sử dụng nhiều lần. Đặc tính này giảm chi phí vận hành và tác động môi trường. Nghiên cứu chứng minh SILP/TiO2 duy trì hoạt tính cao qua nhiều chu kỳ phản ứng.
2.1. Thành Phần Pha Lỏng Ion Trong SILP
Pha lỏng ion ionic liquid được chọn dựa trên khả năng hòa tan phức kim loại và độ ổn định nhiệt. [BMIM][BF4] và [BMIM][PF6] là các pha lỏng ion phổ biến. Chúng tạo môi trường phản ứng đồng nhất cho hydroformylation phản ứng. Ligand TPPTS phối trí với rhodium tạo phức xúc tác hoạt động. Nồng độ pha lỏng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất chuyển hóa.
2.2. Đặc Tính Bề Mặt Của TiO2
Titan dioxide TiO2 có diện tích bề mặt riêng cao từ 50-300 m²/g. Cấu trúc pha anatase và rutile ảnh hưởng đến tính chất xúc tác. Các nhóm hydroxyl trên bề mặt tạo liên kết với pha lỏng ion. Kích thước lỗ xốp từ 5-20 nm phù hợp cho phản ứng hydroformylation etylen. Chất mang catalyst support này có độ bền cơ học và hóa học cao.
2.3. Phương Pháp Tổng Hợp SILP TiO2
Quy trình tổng hợp bắt đầu với việc xử lý nhiệt TiO2 ở 200-300°C. Pha lỏng ion chứa phức Rh-TPPTS được ngâm tẩm lên chất mang. Tỷ lệ pha lỏng/chất mang được tối ưu hóa qua thí nghiệm. Sấy khô ở nhiệt độ thấp loại bỏ dung môi dư. Xúc tác dị thể thu được có màu vàng nhạt đến nâu.
III. Xúc Tác Au TiO2 Vàng Nano Cho CO2 Activation
Vàng nano Au nanoparticles trên titan dioxide TiO2 thể hiện hoạt tính đặc biệt trong phản ứng chuyển hóa carbon dioxide CO2. Kích thước hạt vàng từ 2-5 nm tạo ra nhiều tâm hoạt động. Xúc tác này xúc tiến phản ứng nghịch chuyển khí nước, chuyển CO2 và H2 thành carbon monoxide CO và nước. CO sinh ra tham gia trực tiếp vào hydroformylation etylen ethylene. Sự phân tán cao của vàng nano trên chất mang catalyst support là yếu tố then chốt. Tương tác kim loại-chất mang tăng cường độ ổn định nhiệt của hạt nano. Phương pháp kết tủa-lắng đọng được sử dụng để tổng hợp xúc tác. Điều kiện pH và nhiệt độ sấy ảnh hưởng đến kích thước hạt cuối cùng. Xúc tác Au/TiO2 hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ 180-220°C. Nghiên cứu này mở ra khả năng sử dụng khí tổng hợp syngas chứa CO2 cho hydroformylation phản ứng.
3.1. Cơ Chế Hoạt Động Của Vàng Nano
Vàng nano Au nanoparticles hoạt hóa carbon dioxide CO2 thông qua hấp phụ trên bề mặt. Các tâm hoạt động ở biên giới Au-TiO2 đóng vai trò quan trọng. Phản ứng RWGS xảy ra ở nhiệt độ 180-250°C. Hydro phân ly trên bề mặt vàng tạo các loài H hoạt động. CO2 được khử thành carbon monoxide CO và H2O.
3.2. Ảnh Hưởng Của Kích Thước Hạt Vàng
Kích thước hạt vàng từ 2-5 nm cho hoạt tính cao nhất. Hạt quá nhỏ dưới 2 nm kém ổn định nhiệt. Hạt lớn hơn 10 nm giảm số tâm hoạt động. Phương pháp tổng hợp kiểm soát kích thước thông qua pH và nhiệt độ. Xử lý nhiệt ở 300°C ổn định cấu trúc nano.
3.3. Tối Ưu Hàm Lượng Vàng Trên TiO2
Hàm lượng vàng tối ưu nằm trong khoảng 1-3% khối lượng. Hàm lượng thấp không đủ tâm hoạt động cho phản ứng. Hàm lượng cao gây kết tụ hạt và giảm phân tán. Titan dioxide TiO2 pha anatase cho độ phân tán tốt hơn rutile. Diện tích bề mặt chất mang catalyst support ảnh hưởng đến tải lượng kim loại.
IV. Điều Kiện Phản Ứng Hydroformylation Tối Ưu
Hiệu suất hydroformylation etylen ethylene phụ thuộc mạnh vào các thông số vận hành. Nhiệt độ phản ứng từ 80-120°C phù hợp cho xúc tác SILP/TiO2. Áp suất khí tổng hợp syngas từ 10-30 bar đảm bảo tốc độ phản ứng cao. Tỷ lệ CO/H2 trong khoảng 1:1 đến 1:2 cho độ chọn lọc propanal tốt. Khi sử dụng CO2, tỷ lệ CO2/CO/H2 cần được tối ưu hóa cẩn thận. Xúc tác Au/TiO2 hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 180-220°C để chuyển hóa CO2. Thời gian lưu của etylen trong lò phản ứng ảnh hưởng đến chuyển hóa. Tốc độ không gian GHSV từ 1000-5000 h⁻¹ thường được sử dụng. Độ ẩm trong khí nguyên liệu cần kiểm soát dưới 100 ppm. Nghiên cứu động học cho thấy phản ứng bậc nhất theo nồng độ etylen. Năng lượng hoạt hóa biểu kiến giảm đáng kể khi dùng xúc tác dị thể hiệu quả.
4.1. Ảnh Hưởng Nhiệt Độ Đến Chuyển Hóa
Nhiệt độ tăng làm tăng tốc độ hydroformylation phản ứng. Nhiệt độ tối ưu cho SILP/TiO2 là 100°C. Nhiệt độ cao hơn 130°C gây phân hủy pha lỏng ion. Đối với Au/TiO2, nhiệt độ 200°C cần thiết cho RWGS. Cân bằng nhiệt động học ảnh hưởng đến phân bố sản phẩm.
4.2. Vai Trò Của Áp Suất Phản Ứng
Áp suất cao tăng nồng độ khí tổng hợp syngas trong pha lỏng. Áp suất 20 bar cho chuyển hóa etylen ethylene trên 80%. Áp suất thấp hơn 10 bar giảm tốc độ phản ứng đáng kể. Áp suất cao hơn 40 bar không cải thiện thêm hiệu suất. Chi phí thiết bị tăng với áp suất vận hành cao.
4.3. Tỷ Lệ Khí Phản Ứng Tối Ưu
Tỷ lệ CO/H2 = 1:1 cho độ chọn lọc aldehyde cao nhất. Dư hydro giảm nguy cơ tạo sản phẩm phụ. Khi thêm carbon dioxide CO2, tỷ lệ CO2/(CO+H2) từ 0.1-0.3 được khuyến nghị. Vàng nano Au nanoparticles chuyển hóa CO2 thành carbon monoxide CO in-situ. Cân bằng khí phản ứng ảnh hưởng đến tuổi thọ xúc tác.
V. Phân Tích Đặc Trưng Xúc Tác Dị Thể
Các kỹ thuật phân tích hiện đại được sử dụng để đặc trưng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2. Nhiễu xạ tia X (XRD) xác định cấu trúc tinh thể của titan dioxide TiO2 và vàng nano. Phổ tán xạ năng lượng (EDS) xác định thành phần nguyên tố và phân bố kim loại. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và truyền qua (TEM) quan sát hình thái bề mặt và kích thước hạt. Phương pháp BET đo diện tích bề mặt và phân bố kích thước lỗ xốp của chất mang catalyst support. Phổ hồng ngoại (FTIR) xác định các nhóm chức năng trên bề mặt xúc tác. Khử nhiệt độ theo chương trình (TPR) nghiên cứu tính chất khử của vàng nano Au nanoparticles. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) đánh giá độ bền nhiệt của pha lỏng ion. Phổ quang điện tử tia X (XPS) xác định trạng thái hóa trị của kim loại. Kết quả đặc trưng giúp hiểu rõ mối quan hệ cấu trúc-hoạt tính của xúc tác dị thể.
5.1. Phân Tích Cấu Trúc Tinh Thể
XRD cho thấy TiO2 chủ yếu ở pha anatase với pic đặc trưng ở 2θ = 25.3°. Vàng nano Au nanoparticles xuất hiện pic ở 38.2° và 44.4°. Kích thước tinh thể tính theo phương trình Scherrer từ 15-25 nm. Độ kết tinh cao của chất mang catalyst support đảm bảo độ bền cơ học. Không phát hiện pha tạp chất trong mẫu xúc tác.
5.2. Hình Thái Và Kích Thước Hạt
Ảnh TEM cho thấy vàng nano phân tán đồng đều trên bề mặt TiO2. Kích thước hạt Au trung bình 3-5 nm với phân bố hẹp. Hạt TiO2 có dạng cầu với đường kính 20-30 nm. Không quan sát thấy kết tụ hạt vàng sau phản ứng. Độ phủ pha lỏng ion trên SILP/TiO2 đồng nhất.
5.3. Tính Chất Bề Mặt Và Lỗ Xốp
Diện tích bề mặt BET của TiO2 là 180 m²/g. Sau phủ pha lỏng ion, diện tích giảm xuống 120 m²/g. Thể tích lỗ xốp từ 0.25-0.35 cm³/g. Kích thước lỗ trung bình 8-12 nm phù hợp cho hydroformylation etylen ethylene. Đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 cho vòng trễ loại H4.
VI. Hiệu Suất Và Ổn Định Của Hệ Xúc Tác
Xúc tác SILP/TiO2 đạt chuyển hóa etylen ethylene 85-92% ở điều kiện tối ưu. Độ chọn lọc propanal đạt 90-95%, sản phẩm phụ chính là propanol. Tốc độ phản ứng ban đầu cao, ổn định sau 2-3 giờ hoạt động. Xúc tác duy trì hoạt tính qua 5 chu kỳ tái sử dụng với suy giảm dưới 10%. Hệ Au/TiO2 chuyển hóa 25-35% carbon dioxide CO2 thành carbon monoxide CO. Khi kết hợp hai xúc tác, hiệu suất tổng thể hydroformylation phản ứng với CO2 đạt 60-70%. Độ ổn định nhiệt của vàng nano Au nanoparticles cao, không quan sát kết tụ sau 50 giờ vận hành. Phân tích xúc tác sau phản ứng cho thấy cấu trúc và thành phần ít thay đổi. Hiện tượng rửa trôi kim loại không đáng kể trong điều kiện phản ứng. Kết quả này chứng minh tiềm năng thương mại hóa của xúc tác dị thể phát triển.
6.1. Chuyển Hóa Và Độ Chọn Lọc
Chuyển hóa etylen ethylene đạt 88% ở 100°C, 20 bar với SILP/TiO2. Độ chọn lọc propanal 93%, propanol 5%, các sản phẩm khác 2%. Tỷ lệ n/iso aldehyde trên 95:5 nhờ ligand TPPTS. Thêm CO2 giảm chuyển hóa xuống 65% do pha loãng khí tổng hợp syngas. Xúc tác Au/TiO2 cải thiện chuyển hóa lên 72% bằng cách tạo CO in-situ.
6.2. Độ Bền Và Khả Năng Tái Sử Dụng
Xúc tác SILP/TiO2 hoạt động ổn định qua 5 chu kỳ 8 giờ mỗi chu kỳ. Chuyển hóa giảm từ 88% xuống 80% sau 5 lần sử dụng. Rửa xúc tác bằng methanol phục hồi 95% hoạt tính ban đầu. Không phát hiện rò rỉ rhodium vào sản phẩm lỏng. Chất mang catalyst support TiO2 giữ nguyên cấu trúc sau phản ứng.
6.3. So Sánh Với Xúc Tác Thương Mại
SILP/TiO2 cho độ chọn lọc cao hơn xúc tác Rh/Al2O3 thương mại. Nhiệt độ phản ứng thấp hơn 20-30°C so với hệ đồng thể. Chi phí xúc tác thấp hơn nhờ tái sử dụng dễ dàng. Khả năng sử dụng carbon dioxide CO2 là ưu điểm độc đáo. Công nghệ xúc tác dị thể này có tiềm năng ứng dụng công nghiệp cao.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (127 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộMINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Truong Duc Duc STUDY ON THE HYDROFORMYLATION OF ETHYLENE WITH CO AND CO2 USING SUPPORTED IONIC LIQUID PHASE SILP/TiO2 AND NANO Au/TiO2 (SiO2) CATALYST THE CHEMICAL ENGINEERING DOCTORAL THESIS Hanoi – 2024 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY STUDY ON SYNTHESIS AND Truong CHARACTERIZATION Duc Duc OF SUPPORTED IONIC LIQUID PHASE AND GOLD BASED CATALYSTS FOR HYDROFORMYLATION OF ETHYLENE Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng của một số xúc tác dị thể cho phản ứng hydroformyl hóa etylen. STUDY ON THE HYDROFORMYLATION OF ETHYLENE WITH CO AND CO2 USING SUPPORTED IONIC LIQUID PHASE SILP/TiO2 AND NANO Au/TiO2 (SiO2) CATALYST Hanoi University of Science and Technology Institute of Postgraduate Education Major: Chemical Engineering Code: 9520301 PhD. Student: Truong Duc Duc Supervisor: Prof. Le Minh Thang Co-Supervisor: Prof.
Evgenii Kondratenko THE CHEMICAL ENGINEERING DOCTORAL THESIS SCIENTIFIC SUPERVISOR: 1. Le Minh Thang Hanoi - 2024 Hanoi – 2024 Preface This thesis constitutes the written part of my Ph. project and is funded by the German Academic Exchange Service (DAAD, No. 57315854) and the Federal Ministry for Economic Cooperation and Development (BMZ).
The project was performed in the first period May 2017 to June 2018 at Hanoi University of Science and Technology (HUST) as well as in the second period July 2018 until January 2020 at Leibniz Institute for Catalysis (LIKAT) within the framework of the ROHAN - Rostock - Hanoi DAAD SDG Graduate School on “Catalysis as key towards sustainable resource management” (2016-2020). My supervisors on the project have been Prof. Thang Le Minh, Department of Organic and Petrochemical Technology – SCLS, HUST, and Prof. Kondratenko, Department of Reaction Mechanisms, LIKAT.
The research described in the thesis is mainly inherited from disciplinary scientific approachs for many years of SILP group, which has been led by Prof. Thang Le Minh (HUST). Moreover, influences obtained from a successful research stayed with the group of Prof. Evegenii Kondratenko (LIKAT) have also had important impacts on the thesis as well.
The thesis summarizes the main results and discoveries I've obtained in the last three years as a Ph. Most of the results obtained in the project have already been reported in the conference contributions listed in the Appendix and/or in the six papers enclosed in the thesis. COMMITTAL IN THE THESIS I assure that my scientific results are righteous. They haven’t been published in any scientific documents yet.
I have responsibilities for my protestation and my research results in the thesis. Hanoi 9th November , 2024 Supervisor: PhD Student Prof. Lê Minh Thắng Trương Dực Đức HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY PP. PRESIDENT DIRECTOR, DEPARTMENT OF ACADEMIC AFFAIRS ACKNOWLEDGEMENTS I would like to express my deep gratitude to the great teacher Professor Le Minh Thang, who has always taught and guided me throughout the journey of my studies, the teacher who always encouraged me to “never give up” all the difficulties of my life, I appreciated and always be grateful to her from the bottom of my heart.
I would also like to express my faithful thanks to Prof. Evgenii Kondratenko (Head of Department “Methods for Applied Catalysis”, LIKAT) for his precious instruction for me during my studies in Rostock, Germany. His guidance clearly led my research route and encouraged my scientific passion to complete this research. At LIKAT, I would further like to thank Dr.
Tatiana Otroshchenko for helping me in catalyst characterization (TPR, TPO, GC setup), Anna Perechodjuk for recording XRD, ICP-OES, BET…To people in Prof. Kondratenko’s research group, my appreciation is given to Qingxin Yang, Nils Ortner, Dan Zhao for their kind supports. At HUST, I wish to thank Dr. Do Van Hung for his guidance in the synthesis of TPPTS ligands.
Acknowledgment is also given to Tuan Doan who shared all spare parts as well as devices for preparation and testing of catalysts. Finally, the effort to complete this thesis is my appreciation and gratitude to my family, friends, and colleagues who have always appreciated and trusted me throughout this difficult journey. I express my thanks and immeasurable gratitude! Hanoi, 9th November.2024 Trương Dực Đức TABLE OF CONTENTS Page LIST OF ABBREVIATIONS 4 LIST OF TABLES 5 LIST OF FIGURES 6 INTRODUCTION 10 CHAPTER 1: LITERATURE REVIEW 13 1. Hydroformylation in green chemisty 14 1.
Commercial demand of hydroformylation products 16 1. Economic Aspects of Hydroformylation Reaction 18 1. Catalysts for Hydroformylation Reaction 18 1. Recent trends in the heterogenization of catalyst in 21 hydroformylation reaction.
Mechanism of hydroformylation reaction 25 1. Relative research studies on SLIP catalysts. Hydroformylation of ethylene with CO2 as an alternative feedstock 32 1. Utilization of carbon dioxides as an alternative carbon source 32 1.
Hydrogenation and reduction processes of carbon dioxides. Supported catalysts for CO2 hydrogenation 35 1. Directly conversion of carbon dioxide, hydrogen and olefins 36 to alcohol. Influence of alkali metals on supported metal catalysts in 37 conversion of CO2, H2 and C2H4.
Modification of supported gold catalyst over SiO2 for 38 hydroformylation of ethylene with CO2 as an alternative feedstock 1. Effect of point of zero charge (PZC) of supports to the 40 synthetic process of Au/TiO2 (SiO2) catalysts. Aims of the thesis 42 CHAPTER 2: EXPERIMENTALS 43 2.1 Synthesis of the catalysts 43 2.1 Synthesis of SILP catalysts.2 Preparation of supported nano gold catalysts 46 2.1 Preparation of Au/TiO2 catalysts using different 46 methods.2 Preparation of Au/SiO2 catalysts with different Au 48 loading amounts (0.3 Preparation of Au/SiO2 catalysts with different Au NP sizes by changing concentration of HAuCl4 solutions and 48 pH.4 Preparation of Au/SiO2 catalysts modified with different 49 amounts of Cs promoter (0.5 Preparation of 1%Au loading amount catalysts with 49 different supports.6 Preparation of bimetallic catalysts based on 1AuSiO2 50 with different metals.2 Characterization of catalysts 51 2.1 Characterization of surface properties by physical adsorption 51 2. Application in this thesis 52 2.
Application in this thesis 53 2. Application in this thesis 55 2. SEM – TEM technique. Application in this thesis 56 2.
Nuclear magnetic resonance spectroscopy – NMR. Application in this thesis 57 2. Pulse CO chemisorption. Application in this thesis 59 2.7 X-ray photoelectron Spectroscopy (XPS).
Application in this thesis 60 2.8 Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. Application in this thesis 61 2.9 Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy 61 (ICP-OES). Application in this thesis 62 2.3 Measurement of the catalytic activity 62 2.1 Micro-line reactor setup for testing catalytic activities of catalyst in 62 hydroformylation of ethylene with CO and H2 2.2 Micro-line reactor setup for direct conversion of CO2 to 65 propanol / propanal using C2H4 and H2 ( dual – reactor). 67 CHAPTER 3: RESULTS AND DISCUSSIONS 3.
Characterization of ligands. IR spectra of TPPTS ligands. 1H – MAS NMR and 31P – MAS NMR characterization. Characterization of catalysts.
BET, Dispersion and ICP-EOS characterization 70 3. XRD patterns of nano Au crystalline on support SiO2 75 3. Analysis of oxidation states of Au by XPS 77 2 3. TEM characterization of Au/SiO2 catalysts 80 3.
The catalytic activity of SILP samples in the hydroformylation 83 of ethylene with CO and H2. Influence of ionic liquid loading content on catalytic activities 83 3. Influence of temperature on catalytic activities 84 3. Deactivation and the explanation.
Nano Au/TiO2 catalysts and their catalytic activities in 86 hydroformylation of ethylene with CO and H2. The catalytic activity of gold supported catalyst in direct 89 conversion of CO2 to propanal/propanol using C2H4 and H2. Comparison of catalytic activities of catalyst testing in 90 different modes: single - reactor and dual – reactor. Effect of CO/H2 ratio to catalytic activities of catalyst over 92 dual – reactor concept.
Effect of temperature at the second reactor to catalytic 93 activities 3. Influence of Au loading on the catalytic performance 94 3. Effect of Cs loading to the catalytic performance 97 3. Reaction conditions to product distribution 98 3.
Total pressure to catalytic performance 99 3. Effect of supports to the catalytic performance 100 3. Comparison with SILP catalysts 102 3. Impact of dopping transition metals to bimetallic catalysts based on 1AuSiO2 matrix and their catalytic activities in 102 hydroformylation of ethylene with CO2 and H2.
Discussion 105 106 4 CONCLUSIONS New contribution of the thesis 107 REFERENCES 108 LIST OF PUBLICATIONS 119 APPENDIX 120 Appendix 1 120 Appendix 2 120 Appendix 3 121 Appendix 4 122 3 LIST OF ABBREVIATIONS BMIM 1-n-Butyl-3-Methylimidazolium BET Brunner-Emmett-Teller theory CCS Carbon Capture and Storage DP Deposition–Precipitation (preparation method) DRM Dry Reforming of Methane ESCA Electron Spectroscopy for Chemical Analysis EPR Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy FT-IR Fourier Transform Infrared spectroscopy GC Gas Chromatography ICP-OES Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry IR Infrared spectroscopy IL Ionic Liquid ICDD International Centre of Diffraction Data LPO Low-Pressure Oxo process MAS NMR Magic-Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy NP Nano Particle OTPPTS Oxidized tri-(m-sulfonatophenyl)-phosphine ligand P25 Mixed-phase TiO2 (ca. 80% anatase and 20% rutile) PZC Point of Zero Charge RWGS Reverse Water-Gas Shift SEM Scanning Electron Microscope SAPC Supported Aquesous Phase Catalysts SLPC Supported Liquid Phase Catalysts SILP Supported Ionic Liquid Phase TEM Transmission Electron Microscopy TPPMS Triphenylphosphine Monosulfonate ligand TPPDS Triphenylphosphine Disulfonate ligand TPPTS Tri-(m-sulfonatophenyl)-phosphine ligand TCD Thermal Conductivity Detector UV/vis Ultraviolet/Visible (light) Wt% Weight percent XPS X-Ray Photoelectron Spectroscopy XRD X-Ray Diffraction 4 LIST OF TABLES Page Table 1. Developments in hydroformylation processes. Classification of immobilised metal complex catalysts.
Point of Zero Charge (PZC) values of various solid oxides 41 Table 2. Summary of synthesized SILP catalysts. Summary of synthesized Au/TiO2-based catalysts using 47 different methods. Summary of synthesized supported gold catalysts.
Prepared Au/SiO2 catalysts modified with different amount of 49 active site (Au) and promoter (Cs). Summary of 1%Au loading content on different supports. Summary of Bimetallic 2X-1Au/SiO2 catalysts with different 51 X metals. Representative chemical shifts for organic groups in the 1H 56 MAS NMR.
Representative chemical shifts for organic groups in the 31P 57 MAS NMR. Temperature Program of the GC analysis method for the 63 reaction. Retention time of some chemicals. Summary of synthesized SILP catalysts and their properties.
0,5Au_TiO2 catalysts and their selected physicochemical 72 properties. Prepared Au/SiO2 and Cs Au/SiO2 catalysts and their BET 74 surface area values (SBET) , Au average crystallite size (d Au NP) Table 3. Gold supported catalysts over different supports and their 75 SBET values of bare supports and gold supported catalysts. 0,5Au_TiO2 catalysts and their catalytic properties.
The selectivites of oxo products (i-propanol, n-propanol and 88 both of them) depend on reaction temperatures over 0,5Au_TiO2 QT3. Prepared Au/SiO2 catalysts and their catalytic activities (as 89 prepared by QT1). 5 LIST OF FIGURES Page Figure 1. Total world energy consumption by energy source, 1990-2040.
Depiction of hydroformylation of olefins. Products derived from aldehydes manufactured by 15 hydroformylation. World consumption of oxo chemicals in 2021. Global consumption of n–butanol and iso–butanol (wt %).
Oxo Chemicals Market Size 2023-2030 (Growth and forecast). Three stages of the catalyst development for the 20 hydroformylation reaction. Coordinative anchoring of a metal complex to the support 22 surface, A is a mononuclear complex, B is a polynuclear complex, L is a ligand. Hydroformylation reaction in biphasic medium.
Illustration of supported ionic liquid phase catalyst. Dissociative mechanism for hydroformylation cycle. Associative mechanism for hydroformylation. Mechanism for ethylene hydroformylation, L=PPh3.
The formation of heavy products (by-product). Mechanism of ethene hydroformylation over metal (M) 29 supported catalysts with proposed intermediates. Equilibrium distribution at different temperatures with 35 methanation feed (H2/CO2 = 4) at atmospheric pressure. Proposed reaction steps of 1–propanol synthesis.
Schematic illustration of three types of supported bimetallic sites. (a) The supported binuclear metal site, (b) supported bimetallic nanocluster, and (c) supported bimetallic nanoparticle. It should be noted that currently there is no definite size boundary between “nanocluster” and “nanoparticle”.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Từ khóa và chủ đề nghiên cứu
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Hydroformylation etylen với CO/CO2 sử dụng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ nghiên cứu hydroformylation etylen với CO/CO2 sử dụng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2. Tập trung tổng hợp, đặc trưng xúc tác dị thể trong hóa học xanh.
Luận án "Hydroformylation etylen với CO/CO2 sử dụng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Hanoi University of Science and Technology. Năm bảo vệ: 2024.
Luận án "Hydroformylation etylen với CO/CO2 sử dụng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Hydroformylation etylen với CO/CO2 sử dụng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2" thuộc chuyên ngành Chemical Engineering. Danh mục: Công Nghệ Hóa Học.
Luận án "Hydroformylation etylen với CO/CO2 sử dụng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2" có bao nhiêu trang?
Luận án "Hydroformylation etylen với CO/CO2 sử dụng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2" có 127 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Hydroformylation etylen với CO/CO2 sử dụng xúc tác SILP/TiO2 và Au/TiO2" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.