Nghiên cứu động học phản ứng giữa các chất xúc tác sắt và amonia - Nitriding sắt nanocristallin với quá trình phân huỷ amonia song song

Topics in Catalysis - Tập 52 - Trang 1506-1516 - 2009
R. Pelka1, W. Arabczyk1
1Szczecin University of Technology, Institute of Chemical and Environment Engineering, Szczecin, Poland

Tóm tắt

Phân tích hai phản ứng hóa học song song đã được thực hiện bằng cách sử dụng một reactor ống chảy phân biệt với phép đo trọng lượng nhiệt và phân tích thành phần pha khí. Tốc độ nitriding của chất xúc tác tổng hợp amonia sắt và tốc độ phân huỷ amonia đã được khảo sát ở nhiệt độ 350–550 °C. Những tiềm năng nitriding khác nhau trong pha khí đã được áp dụng. Thành phần pha đã được phân tích bằng phương pháp nhiễu xạ tia X. Từ sự so sánh với sơ đồ Lehrer, các tiềm năng nitriding quan trọng đối với nano sắt đã được tìm thấy cao hơn so với các vật liệu khối. Tốc độ nitriding và phân huỷ amonia trên sắt và các nitride khác nhau đã được xác định. Quá trình phân huỷ amonia diễn ra nhanh nhất trên α-Fe và chậm nhất trên γ′-Fe4N. Kết quả đã được giải thích trên cơ sở mô hình vùng hấp phụ và các giá trị của động học cũng như các tham số nhiệt động được đánh giá. Một phương pháp mới để xác định phân phối khối tinh thể, dựa trên kết quả của các phép đo tốc độ quá trình nitriding chất xúc tác sắt, đã được đề xuất.

Từ khóa

#nitriding #sắt #amonia #xúc tác #động học #phân huỷ amonia #phân tích khí #nhiễu xạ tia X

Tài liệu tham khảo

Kunze J (1990) Nitrogen and carbon in iron and steel—thermodynamics; physical research, vol 16. Akademie Verlag, Berlin Lehrer E (1930) Z Elektrochem 36(6):383–392 Grabke HJ (1969) Ber Bunsenges Phys Chem 73(6):596–601 Brunauer S, Jefferson ME, Emmett PH, Hendricks SB (1931) J Am Chem Soc 53:1778–1786 Kooi BJ, Somers MAJ, Mittemeijer EJ (1996) Metall and Mater Trans A 27:1071 Arabczyk W, Wróbel R (2003) Solid State Phenom 94:235–238 Kowalczyk Z (1996) Catal Lett 37:173 Arabczyk W, Kałucki K (1993) New frontiers in catalysis. In: Guczi L (ed) Proceedings of the 10th international congress on catalysis. Elsevier, Amsterdam, p 2539 Arabczyk W, Narkiewicz U, Kałucki K (1994) Vacuum 45:267 Arabczyk W, Narkiewicz U, Moszyński D (1995) A double layer model of fused iron catalyst for ammonia synthesis. Langmuir 14:5785 Arabczyk W, Narkiewicz U, Moszyński D (1999) Double-layer model of the fused iron catalyst for ammonia synthesis. Langmuir 15(18):5785 Seth BBL, Ross HU (1965) Trans Metall Soc 233:180–185 Park JY, Levenspiel O (1975) Chem Eng Sci 30:1207–1214 Arabczyk W, Wróbel R (2003) Solid State Phenom 94:185–188 Wróbel R, Arabczyk W (2006) J Phys Chem A 110(29):9219–9224 Langmuir IJ (1918) Am Chem Soc 40:1361 Benard J (1983) Stud Surf Sci Catal 13:261 Fowler RH, Guggenheim EA (1939) Statistical thermodynamics. Cambridge University Press, Cambridge, p 429 Schloegl R (1991) In: Jennings JR (ed) Catalytic ammonia synthesis. Plenum Press, New York Ertl G, Lee SB (1982) Surf Sci 114:527 Ertl G (1991) In: Jennings JR (ed) Catalytic ammonia synthesis, fundamental and practice. Plenum Press, New York Ertl G (1998) In: Inui T (ed) Successful design of catalysts. Elsevier, Amsterdam Wohlschlögel M, Welzel U, Mittemeijer EJ (2007) Appl Phys Lett 91:141901 Temkin MI (1940) J Phys Chem USSR 14:1241 Moszyńska I, Moszyński D, Arabczyk W, Nitriding of nanocrystalline iron and reduction of iron nitrides—hysteresis phenomenon (to be published) Grabke HJZ (1976) Phys Chem N F 100:185