N2 h2 катализатор: Синтез аммиака, по уравнению N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 + Q (катализатор Fe), являетсяУкажите один или — Автоблог 24premier.ru

Содержание

смесь N2 и h3 пропустили над нагретым катализатором .После реакции объём газов уменьшился на

Помогите пожалуйста!!! ионная связь характерна для 1)сероводород 2)аммиак 3)алмаз 4)негашеная известь 5)поваренная соль

3 8. Масова частка Сульфуру в нафті складає 1,7%. Сульфур (IV) оксид, що утворюється при згоранні нафти, Вилучають повітря (при високій температурі) з … а допомогою кальцій карбонату. Обчисліть масу кальцій карбонату необхідного для вилучення сірчистого газу, що утворюється при згоранні 1т нафти, якщо ефективність цього методу складає 22%.

Самостоятельная работа по теме «АЛКАНЫ» Вариант 1 1. Какие из перечисленных веществ, формулы которых С2Н4, С2Н6, C3H, CH, C5h22, С5Н10, C6H6, C4H, C10 … h32, являются гомологами метана? Назовите их, 2. Составьте структурную формулу 2,4,4-триметилгексана и его изомера. Назовите его, 4. Составьте уравнения реакций: С2Н6 + CI2 = С3Н8 + O2 =

підберіть коефіцієнти в рівнянні реакції методом електронного балансу укажіть окисник і відновник h3s+kmno4+h3so4=mnso4+k2so4+h3o

Мына түздарды: а) түзілу табиғатына қарай жіктелер; ә) гид ролизге түсетін түздар үшін олардың гидролиздену реакция ларының толық молекулалық және ион … дық теңдеулерін, қые қаша иондық теңдеулерін жазыңдар; б) ортаның қышқылды — ғын анықтаңдар. І нұсқа: Kco, KNO, Ksio, Kso, KCl, NaCl, NaNO, NaNO, Na, SiO, Na, Co, Na so, Na, PO, І нұсқа: Ca(NO), Caso CaCl, Caco, Casio, Ca, (РО), Zn(NO). ZnCo., ZnSO, Zns, Znsio, І нұсқа: AICI,, Al(NO), AIPO, A1 (50.). Feci. Peso, Fe(NO). CuCl, CuCl, Cu(NO), CuSO, 2-зертханалық тәжірибе

Определите коэффициент перед формулой простого вещества в левой части схемы реакции. Расположите схемы реакций в порядке возрастания найденного коэффи … циента. 1. C2H6O + O2 → CO2 + h3O 2. Al + CuCl2 → AlCl3 + Cu 3. C3H8 + O2 → CO2 + h3O 4. Al + MnO2 → Al2O3 + Mn 5. Cr + AgNO3 → Cr(NO3)3 + Ag

!!помогите хоть с чем то!!У три пробірки налили такі речовини: етиленгліколь, пропаном-1, циклогексан. Як за допомогою хімічних реакцій можна розділит … и названі речовини? Складіть рівняння цих реакцій.

Для каждой схемы реакции подберите такой набор коэффициентов, чтобы схема стала уравнением реакции. Fe2O3 + CO → FeO + CO2 KBr + Cl2 → KCl + Br2 Ch5 + … O2 → CO2 + h3O Zn + HCl → ZnCl2 + h3 1,2,1,2 2,1,2,1 1,2,1,1 1,1,2,1 помогите пожалуйста

4г кальцій оксиду розчинили у 200г води. Визначте масову частку кальцій гідроксиду в отриманому розчині.

1. Какие объемы 26%-го (р= 1,240 г/мл) и 48%-го (р = 1,511г/мл) растворов гидроксида калия необходимо взять для приготовления 600 мл 35%-го раствора? … 2. Какие объемы 20%-го (р = 0,926 г/мл) и 36%-го (р = 0,884 г/мл) растворов гидроксида аммония необходимо взять для приготовления 760 мл 25%-го раствора? 3. Определите молярную концентрацию соли в растворе, полученном смешением 45 мл 0,02 M Ch4COOH и 38 мл 0,04 н. Кон. 4. Какой объем воды необходимо прилить кО,7 лО,75 н. раствора гидроксида аммония, чтобы получить 0,14 М раствор

Химики оптимизировали синтез аммиака – одно из самых многотоннажных химических производств

Азот необходим всем живым организмам, поскольку входит в состав многих белков и аминокислот. И хотя атмосфера Земли почти на 80 % состоит из молекулярного азота N2, в такой форме он практически не усваивается организмами. Поэтому человечество производит так много удобрений, которые содержат азот уже в связанной форме, то есть в виде разных химических соединений азота с другими атомами, из которых организмам уже гораздо проще вытащить азот под свои нужды. А большинство азотных удобрений, в свою очередь, получают из аммиака (Nh4), который к тому же используют для синтеза различных охлаждающих агентов (рефрежирантов), пластиков, полимеров, взрывчатых веществ и даже в микроэлектронике. В сумме под эти нужды в мире каждый год производят почти 200 миллионов тонн аммиака – примерно 25 килограммов на каждого жителя планеты, и это самое крупнотоннажное химическое производство.

Почти весь аммиак получают в процессе Габера-Боша, предложенном еще в начале XX века и уже через несколько лет принесшему одному из своих разработчиков (Фрицу Габеру) нобелевскую премию по химии. В нем водород (h3) и азот (N2) пропускают при высоком давлении через катализатор, и на выходе получается газообразная смесь исходных реагентов и аммиака, из которой потом нужно выделить чистый Nh4. Сейчас для этого смесь охлаждают с применением большого количества хладагентов, и из-за этого процесс очистки потребляет очень много энергии – более 3 МВт-ч на каждую тонну аммиака, это средний расход электричества в квартире примерно за два года. Поэтому хотя синтез аммиака и отработан вековым опытом и гигантским масштабированием, ученые постоянно ищут новые более экономичные способы разделения продуктов процесса Габера-Боша.

Так, исследователи из РХТУ им. Д.И. Менделеева, а также нижегородских вузов НГТУ им. Р.Е. Алексеева и ННГУ им. Н.И. Лобачевского уже предлагали использовать для этого гибридный способ очистки газов, в котором сочетаются технические возможности мембран и абсорбентов. Теперь у них опубликована новая работа, в которой с применением новых абсорбентов исследователи получили аммиак с чистотой, сопоставимой с промышленной.

«Однажды я выступал с пленарным докладом на научной конференции в Португалии, а после ко мне подошел очень известный ученый в области мембран, профессор Эдвард Касслер (Edward Cussler), он взял меня за руки и показал, сложив ладоши, принцип действия мембраны, а потом рассказал, что заниматься в науке о мембранах нужно только тремя направлениями. Одним из них был аммиак», – рассказывает один из авторов работы, заведующий лабораторией “SMART Полимерных материалов и технологий” РХТУ им. Д.И. Менделеева, профессор Илья Воротынцев – «Мы уже применяли наш гибридный процесс для синтеза хлористого водорода, организовывали по заданию нобелевского лауреата Жореса Ивановича Алферова производство высокочистого аммиака для микроэлектроники (для производства светодиодов), а теперь наши интересы сместились в область более массового производства – в том числе получения аммиака».

Зеленые растворители в качестве абсорбентов

Гибридная технология очистки газов разработана российскими учеными и протекает в аппарате их собственной конструкции. Он разделен мембраной на две части – в верхнюю поступает смесь газов, в данном случае это Nh4, N2, h3, которая пропускается через абсорбент, нанесенный на мембрану. Он накапливает большие количества аммиака и, наоборот, почти не абсорбирует азот и водород, которые выходят обратно из абсорбента в ту же самую полость над мембраной. Молекулы же Nh4 выводятся из абсорбента через мембрану в другую часть аппарата: между полостями над и под мембраной создают большой перепад давления, под действием которого аммиак диффундирует через мембрану в нижнюю часть аппарата, из которой уже отводят поток очищенного газа.

В качестве абсорбента ученые использовали четыре разных вещества, которые, по предварительным данным, выглядели перспективными для очистки аммиака. Все они были глубокими эвтектическими растворителями (ГЭР) – так называют смесь двух веществ, температура плавления которой ниже температуры плавления отдельных компонентов. ГЭР получают из доступных реагентов с помощью простого синтеза, а поскольку они остаются жидкими в широком диапазоне температур сейчас их считают перспективными классом зеленых растворителей. Исследователи работали с тремя уже испытанными ГЭР на основе тиоцианата аммония, которые по данным литературы могут абсорбировать большие количества аммиака, и одним уникальным составом на основе метансульфоната 1-бутил-3-метилимидазолия, который был перспективен уже по данным предварительных экспериментов самих российских ученых.

Исходная газообразная трёхкомпонентная смесь состояла из Nh4, N2, h3 в объёмных отношениях 15.5/62.8/21.7. Лучший результат показал абсорбент на основе ГЭР из тиоцианата аммония смешанного с глицеролом: с ним чистота аммиака на выходе составляла почти 99%. Однако после повышения скорости подачи газовой смеси эффективность этого абсорбента сильно падала, что может быть критично при масштабировании технологии до реального производства. С этой точки зрения более перспективны оказались растворители на основе смеси тиоцианата аммония и мочевины или этиленгликоля: с ними чистота аммиака даже при повышенных скоростях подачи составляла от 98.4 до 98.7, что сопоставимо с промышленными показателями.

Вековые традиции, колоссальные возможности

Не только российские ученые пытаются применить мембранный подход к очистке аммиака. Однако большинство других исследований в этой области, по словам авторов работы, носят материаловедческий характер и пока далеки от практической реализации. В новом же исследовании российских химиков не только подобран наиболее перспективный состав абсорбента, но и проведены проточные эксперименты в реальном аппарате со смесью газов, предельно приближенной к составу продуктов процесса Габера-Боша. При этом степень очистки Nh4 составила до 99 %, что близко к современному промышленному способу, дающему чистоту аммиака до 99.8 %, но сопряженному с огромными энергопотерями из-за использования криогенных технологий.

«В этой работе мы определили наиболее перспективные абсорбирующие материалы, а теперь продолжаем изучать процесс и разрабатываем новую конструкцию мембранного модуля, которую будет возможно масштабировать для задач промышленности», – рассказывает Илья Воротынцев. «Конечно, процесс синтеза аммиака остается практически неизменным на протяжении 100 лет, но он сопряжен с такими большими затратами энергии и проводится в таких колоссальных объемах, что снижение энергопотребления не то что на порядок, а даже на проценты может принести колоссальную прибыль, а в нашем методе как раз не требуется никаких хладагентов, и поэтому он гораздо доступней. Да, смена производственной парадигмы – это процесс не мгновенный, но бизнес быстро считает прибыль и убытки, и если будет пример экономически удачной реализации нашего процесса, то это будет мощным толчком к изменениям у всех производителей аммиака».

Преобразующий реформатор поворота водорода азота углекислого диоксида углерода h3 CO2 N2 катализатор/катализатор

Более подробную информацию, пожалуйста, свяжитесь с нами ниже

Внимание: Майкл Чжу

Мой адрес электронной почты: uniweighYeah.net или uniweighGmail.com

Преобразование метановой воды реформирование поворотный водородный азот углекислый газ h3 CO2 N2 катализатор/катализатор

F104Метанол реформирование водорода в основном используется для метанола и воды реформирование и преобразования вH_2,N_2,CO_2,НесколькоCO иCH_4.

Основные технические характеристики

Предмет	F104
Стандарт	Q/67352537-0,06-2009
Месяц	Черный цилиндр
Размер (Мм)	Φ5~6
Condensity,Кг/л	1,35 ± 0,05
Длина мм	2-4,4-6
Куо(%)	≥ 50
ZnO(%)	≥ 25
Al₂O₃ (%)	≥ 10
Горящая lost (%)	≤ 10

Помощи A + B	Подходит

Используя условие

Лучшая рабочая температура: 220℃ ~ 270 ℃

Operationg скорость Жидкого Воздуха:-1

Максимальное давление: 1,2МПа

S часть:≤ 1 частей на миллион

Cl портон:≤ 1 частей на миллион

Продукты

Тонна пакет

50 кг пакет баррель

100-200 кг бочка

300 кг барабан

25-50 кг пакет развевающегося мешка

Более подробную информацию, пожалуйста, свяжитесь с нами ниже

Внимание: Майкл Чжу

Мой адрес электронной почты: uniweighYeah. net или uniweighGmail.com

Современный процесс производства аммиака.

Современный процесс получения аммиака основан на его синтезе из азота и водорода при температурах 380 — 450 0C и давлении 250 атм с использованием железного катализатора:

N2 (г.) + 3h3 (г.) = 2Nh4 (г.)

Азот получают из воздуха. Водород получают восстановлением воды (пара) с помощью метана из природного газа либо из лигроина. Лигроин (нафта) представляет собой жидкую смесь алифатических углеводородов, которая получается при переработке сырой нефти (см. гл. 18).

Работа современного аммиачного завода очень сложна. На рис. 7.2 показана упрощенная схема действия аммиачного завода, работающего на природном газе. Эта схема действия включает восемь стадий.

1-я стадия. Удаление серы из природного газа. Это необходимо, поскольку сера представляет собой каталитический яд (см. разд. 9.2).

2-я стадия. Получение водорода восстановлением пара при 750 0C и давлении 30 атм с помощью никелевого катализатора:

Ch5 (г.) + h3O (г.) = СО (г.) + ЗН 2 (г.)

3-я стадия. Впуск воздуха и сгорание части водорода в кислороде вводимого воздуха:

2h3 (г.) + O2 (г.) = 2h3O (г.) В результате получается смесь водяного пара, моноксида углерода и азота. Водяной пар восстанавливается с образованием водорода, как на 2-й стадии.

4-я стадия. Окисление моноксида углерода, образующегося на стадиях 2 и 3, до диоксида углерода по следующей реакции «сдвига»: СО (г.) + h3O (г.) = CO2 (г.) + h3 (г.)

Этот процесс проводится в двух «реакторах сдвига». В первом из них используется катализатор из оксида железа и процесс проводится при температуре порядка 400 0C Во втором используется медный катализатор и процесс проводится при температуре 220°С.

5-я стадия. Вымывание диоксида углерода из газовой смеси при помощи буферного щелочного раствора карбоната калия или раствора какого-либо амина, например этаноламина Nh3Ch3Ch3OH. Диоксид углерода в конце концов сжижают и используют для производства мочевины, либо выпускают в атмосферу.

6-я стадия. После 4-й стадии в газовой смеси остается еще около 0,3% моноксида углерода. Поскольку он может отравлять железный катализатор во время синтеза аммиака (на 8-й стадии), моноксид углерода удаляют путем конверсии водородом в метан на никелевом катализаторе при температуре 325°С.

7-я стадия. Газовую смесь, которая теперь содержит приблизительно 74% водорода и 25% азота, подвергают сжатию; при этом ее давление возрастает от 25-30 атм до 200 атм. Поскольку это приводит к повышению температуры смеси, ее сразу же после сжатия охлаждают.

8-я стадия. Газ из компрессора поступает теперь в «цикл синтеза аммиака». Схема, приведенная на рис. 7.2, дает упрощенное представление об этой стадии. Сначала газовая смесь попадает в каталитический конвертер, в котором используется железный катализатор и поддерживается температура 380-450°С. Газовая смесь, выходящая из этого конвертера, содержит не более 15% аммиака. Затем аммиак сжижают и направляют в приемный бункер, а непрореагировавшие газы возвращают в конвертер.

Оглавление:

Hydrogenation of Levulinic Acid to γ-Valerolactone in the Presence of Ru-Containing Catalysts Based on Carbon Material “Sibunit”

Author:

Sychev, Valentin V.

Baryshnikov, Sergei V.

Ivanov, Ivan P.

Volochaev, Mikhail N.

Taran, Oxana P.

Сычев, В. В.

Барышников, С. В.

Иванов, И. П.

Волочаев, М. Н.

Таран, О.П.

Journal Name:

Журнал Сибирского федерального университета. Химия. Journal of Siberian Federal University. Chemistry 2021 14 (1)

Abstract:

Nanostructured 1 and 3% catalysts containing ruthenium nanoparticles supported on the initial and oxidized at different temperatures graphite-like carbon material Sibunit-4 prepared. A features of this support are mesoporous texture, hydrothermal stability and the presence of surface oxygen-containing functional groups responsible for the distribution of Ru nanoparticles and the catalyst acidic properties. The catalysts characterized using methods TEM, XPS, N2 adsorption, pHpzc and tested in the hydrogenation of levulinic acid to γ-valerolactone. It was found that the reaction rate and GVL selectivity are influenced by solvent choice, fractional composition, and acidic properties of the support. The obtained catalysts provide high activity in the reaction of direct hydrogenation of levulinic acid to γ-valerolactone (GVL yield 98 mol.%, At 160°С, 1.2 MPa h3) and high productivity (15.9 gGVL/gCat.). Obtained catalyst can be reused several times without noticeable loss of activity

Синтезированы наноструктурированные 1 и 3 % катализаторы, содержащие наночастицы рутения, закрепленные на исходном и окисленном при разных температурах графитоподобном углеродном материале Cибунит‑4. Особенность данного носителя состоит в его мезопористой текстуре, гидротермальной устойчивости и наличии на поверхности кислородсодержащих функциональных групп, ответственных за распределение наночастиц Ru и кислотные свойства катализатора. Катализаторы исследованы физико-химическими методами (ПЭМ, РФЭС, адсорбция N2, pHтнз) и испытаны в реакции гидрирования левулиновой кислоты до γ-валеролактона. Установлено, что на скорость реакции и селективность процесса по отношению к ГВЛ оказывают влияние такие факторы, как выбранный растворитель, фракционный состав и кислотные свойства носителя. Полученные катализаторы показали высокую активность в реакции прямого гидрирования левулиновой кислоты до γ-валеролактона (выход ГВЛ 98 мол.% при 160 ºС, 1.2 МПа h3) и высокую производительность (15.9 г ГВЛ/г кат.). Данный катализатор может быть использован многократно без заметной потери активности

Конверсия — Что такое Конверсия?

Конверсия — переработка газов с целью изменения состава исходной газовой смеси. Конвертируют обычно газообразные углеводороды (метан и его гомологи) и окись углерода с целью получения водорода или его смесей с окисью углерода.
Такие смеси используются для синтеза органических продуктов и в качестве газов-восстановителей в металлургии или подвергают дальнейшей переработке для получения водорода.

Конверсию проводят с применением в качестве окислителей различных реагентов (кислорода, водяного пара, двуокиси углерода и их смесей).
Возможно также использование для этой цели окислов металлов.
Наиболее экономичным сырьем для конверсии является метан (природный газ). Конверсия метана различными окислителями может быть описана уравнениями:
Ch5 + h3O ⇔ CO + 3h3 — 2066․102 дж (49,3 ккал),
Ch5 + CO2 ⇔ 2CO + 2h3 — 2476․102 дж (59,1 ккал),
Ch5 + 0,5 O2 ⇔ 2h3 + 356∙102 дж (8,5 ккал),
CO + h3O ⇔ CO2 + h3 + 411∙102 дж (9,8 ккал).
Реакции окисления гомологов метана идут аналогичным образом.

Различают конверсию каталитическую и высокотемпературную.

Каталитическую конверсию метана проводят с водяным паром в трубчатых печах с внешним обогревом (паровая конверсия), а также с парокислородной смесью в аппаратах шахтного типа при небольшом (1,5—2 кгс/см², или 0,15—0,2 Мн/м²) и повышенном (20—30 кгс/см²или 2—3 Мн/м²) давлении.
Наилучший катализатор — никелевый с различными добавками.

Высокотемпературную конверсию осуществляют в отсутствие катализаторов при температурах 1350—1450 °С и давлениях до 30—35 кгс/см², или 3—3,5 Мн/м²; при этом происходит почти полное окисление метана и др. углеводородов кислородом до CO и h3.
Примерный состав газа, получаемого при высокотемпературной кислородной некаталитической конверсии метана: 3-4 % CO2, 36—38 % CO, 57-59 % h3, 0,2—0,4 % Ch5, 2 % N2.

Преимущество этого метода — отсутствие катализатора и несложное аппаратурное оформление, недостаток — повышенный расход кислорода.

Конверсию окиси углерода применяют преимущественно для производства водорода.
Использование катализаторов обеспечивает необходимую скорость реакции.
Наиболее эффективны железо-окисные катализаторы с различными добавками.
Конверсию окиси углерода обычно ведут при 400—450 °С, невысоком или повышенном давлении с подачей трехкратного (против стехиометрического) и большего избытка водяного пара.

Влияние соотношения h3: N2 на скорость синтеза Nh4 и экономичность процесса по сравнению с катализатором Co3Mo3N

В этом исследовании экономичность процесса синтеза аммиака над Co ₃ Mo ₃ N была исследована путем поиска оптимальной стехиометрии сырья. Из измерений скорости синтеза аммиака при атмосферном давлении и 400 ° C над Co ₃ Mo ₃ N было обнаружено, что скорость не зависит от H ₂ : N ₂ стехиометрия для стехиометрии выше 0.5: 1. Для стехиометрии H ₂ : N ₂ ниже 0,5: 1 наблюдается линейная зависимость скорости синтеза аммиака от стехиометрии H ₂ : N ₂ . Статические измерения изотерм адсорбции водорода при 25, 50 и 100 ° C показали, что адсорбированные количества прочно связанного водорода на поверхности Co ₃ Mo ₃ N были насыщены при давлении водорода около 100 Торр. Это давление соответствует парциальному давлению водорода, когда стехиометрия H ₂ : N ₂ составляет около 0,5: 1, подтверждая роль прочно связанного водорода в синтезе аммиака. Эти результаты были использованы для модификации существующего кинетического выражения для использования в концептуальном дизайне, основанном на стратегии позднего смешивания для потока водорода. Этот концептуальный проект и его экономический анализ показали, что использование низкой стехиометрии водорода может сократить инвестиционные и эксплуатационные расходы в 2 раза.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент. .. Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Твердый раствор для каталитического синтеза аммиака из газов азота и водорода при 50 ° C

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > поток application / pdfdoi: 10. 1038 / s41467-020-15868-8

Твердый раствор для каталитического синтеза аммиака из азота и водорода при 50 ° C

Масаси Хаттори

Шинья Иидзима

Такуя Накао

Хидео Хосоно

Митиказу Хара

Springer США

Nature Communications, DOI: 10.1038 / s41467-020-15868-8

springer. com

springerlink.com

2010-04-23True10.1038 / s41467-020-15868-8

springer.com

springerlink.com

Springer2020-04-20T14: 46: 36 + 02: 002020-04-17T11: 21: 33 + 05: 302020-04-20T14: 46: 36 + 02: 00TrueiText® 5.3.5 © 2000-2012 1T3XT BVBA (SPRINGER SBM ; лицензионная версия) VoRuuid: 88e3e5da-6024-4b7a-82bb-14bb44a901dauuid: 37ce624a-444f-4446-a212-de21b6b536a8default1

convertuuid: d1b74cb3-4f84-4bc40df-a465bbox-a465e-top84-4bc40-df-a465e-a465e-to-pdf-a465e-to-pdf-a465e-to-p-2 14 + 05: 30

Masashi Hattorihttp: // orcid.org / 0000-0002-0644-5137

Хидео Хосон, http://orcid.org/0000-0001-9260-6728

Митиказу Хара http://orcid.org/0000-0003-3450-5704

http://ns.adobe.com/pdf/1.3/pdf Adobe PDF Schema

internal Объект имени, указывающий, был ли документ изменен для включения информации о треппинге TrappedText

http://ns.adobe.com/pdfx/1.3/pdfxpdfx

внутренний идентификатор стандарта PDF / X GTS_PDFXVersionText

внутренний Уровень соответствия стандарту PDF / X GTS_PDFXConformanceText

internal Компания, создающая PDFCompanyText

internal Дата последнего изменения документа SourceModifiedText

crossmark externalMirrors: CrosMarkDomainsCrossMarkDomainsSeq Text

Крест

внутренних зеркал: DOIdoiText

http: // ns.adobe.com/xap/1.0/mm/xmpMMXMP Схема управления носителями

, внутренний идентификатор на основе UUID для конкретного воплощения документа InstanceIDURI

internal — общий идентификатор для всех версий и представлений документа.

http://aiim.org/pdfa/ns/id/pdfaidPDF/A ID Schema

internalPart of PDF / A standardpartInteger

внутренняя Поправка к стандарту PDF / A amdText

внутренний Уровень соответствия стандарту PDF / A Текст

http: // crossref.org / crossmark / 1.0 / crossmarkcrossmark

internalCrossMarkDomainsCrossMarkDomainsSeq Text

internalCrossmarkDomainExclusiveCrossmarkDomainExclusiveText

внутренний Аналогично призме: doiDOIText

external — Дата публикации публикации.

http://prismstandard.org/namespaces/basic/2.0/prismPrism

external Тип агрегирования определяет единицу агрегирования для коллекции контента.Комментарий PRISM рекомендует использовать словарь с контролируемым типом агрегирования PRISM для предоставления значений для этого элемента. Примечание: PRISM не рекомендует использовать значение #other, разрешенное в настоящее время в этом контролируемом словаре. Вместо использования #other обратитесь к группе PRISM по адресу [email protected], чтобы запросить добавление вашего термина в словарь с контролируемым типом агрегирования. aggregationTypeText

externalCopyright copyrightText

external — цифровой идентификатор объекта для статьи.DOI также может использоваться как идентификатор dc :. Если используется в качестве идентификатора dc: identifier, форма URI должна быть захвачена, а пустой идентификатор также должен быть захвачен с помощью prism: doi. Если в качестве требуемого идентификатора dc: identifier используется альтернативный уникальный идентификатор, то DOI следует указывать как чистый идентификатор только в пределах prism: doi. Если URL-адрес, связанный с DOI, должен быть указан, тогда prism: url может использоваться вместе с prism: doi для предоставления конечной точки службы (то есть URL-адреса). doiText

externalISSN для электронной версии проблемы, в которой встречается ресурс.Разрешает издателям включать второй ISSN, идентифицирующий электронную версию проблемы, в которой встречается ресурс (следовательно, e (lectronic) Issn. Если используется, prism: eIssn ДОЛЖЕН содержать ISSN электронной версии. См. Prism: issn. issnText

external Название журнала или другого издания, в котором был / будет опубликован ресурс. Обычно это используется для предоставления названия журнала, в котором появилась статья, в качестве метаданных для статьи, а также такой информации, как название статьи, издатель, том, номер и дата обложки.Примечание. Название публикации можно использовать для различения печатного журнала и онлайн-версии, если названия разные, например «журнал» и «magazine.com». PublicationNameText

externalЭтот элемент предоставляет URL-адрес статьи или единицы контента. Платформа атрибутов необязательно разрешена для ситуаций, в которых необходимо указать несколько URL-адресов. PRISM рекомендует использовать вместе с этим элементом подмножество значений платформы PCV, а именно «мобильный» и «Интернет».ПРИМЕЧАНИЕ. PRISM не рекомендует использовать значение #other, разрешенное в управляемом словаре платформы PRISM. Вместо использования #other обратитесь к группе PRISM по адресу [email protected], чтобы запросить добавление вашего термина в словарь, контролируемый платформой. urlText

http://springernature.com/ns/xmpExtensions/2.0/snSpringer Nature ORCID Schema

externalAuthor information: содержит имя каждого автора и его ORCID (ORCiD: Open Researcher and Contributor ID).ORCID — это постоянный идентификатор (непатентованный буквенно-цифровой код) для однозначной идентификации научных и других академических авторов .authorInfoBag AuthorInformation

Указывает типы информации об авторе: имя и ORCID автора. Http://springernature.com/ns/xmpExtensions/2.0/authorInfo/authorAuthorInformation

Указывает имя автора. NameText

Предоставляет ORCID автора. OrcidURI

http: // niso.org/schemas/jav/1.0/javNISO

external Значения для версии статьи журнала являются одним из следующих: AO = Авторский оригинал SMUR = Представленная рукопись на рассмотрении AM = принятая рукопись P = Доказательство VoR = версия записи CVoR = Исправленная версия записи EVoR = Расширенная версия Recordjournal_article_versionClosed Выбор текста

конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 8 0 объект

% PDF-1.5 % 2 0 obj >] >> / PageMode / UseOutlines / Страницы 8 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 4 0 obj > транслировать

application / pdf2019-10-21T15: 45: 45 + 01: 00LaTeX с пакетом hyperref2020-01-24T13: 45: 22 + 01: 00pdfTeX-1.40.20Это MiKTeX-pdfTeX 2.9.7029 (1.40.20) uuid: 25fc0ff1- 2257-4f9b-b40e-599b30a3a8d6uuid: dae1c7d2-6eb3-4adb-91bc-81c8c8e6ff93 конечный поток эндобдж 20 0 объект > транслировать x ڝ Y [6 ~ | XE / 4 & dGjd ե @ [LD Ahxy ݳ «[4 EV ׷4 ^ iBuO6lL1T uTQPǡ * Sm7C6mS» v ~ X9Ad% $ 1j «T $ / f: XM6Q FeQz-H & m | G ?, lgm; f0MIwF ب4̥` St) Y8) wJE

Процесс Хабера — Chemistry LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Состав
Температура
Давление
Катализатор
Участники и атрибуты

Процесс Габера используется при производстве аммиака из азота и водорода, а затем объясняются причины условий, используемых в процесс.Этот процесс объединяет азот из воздуха с водородом, полученным в основном из природного газа (метана), в аммиак. Реакция обратима, и образование аммиака является экзотермическим.

\ [\ ce {N2 (g) + 3h3 (g) 2Nh4 (g)} \ label {eq1} \]

с \ (ΔH = -92,4 кДж / моль \).

Блок-схема процесса Габера выглядит так:

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Схема процесса Габера

Общие условия процесса

Катализатор: Катализатор на самом деле немного сложнее чистого железа.К нему в качестве промотора добавлен гидроксид калия — вещество, повышающее его эффективность.
Давление : Давление варьируется от одного завода к другому, но всегда высокое. Вы не ошибетесь в экзамене на 200 атмосфер.
Переработка: При каждом прохождении газов через реактор только около 15% азота и водорода превращается в аммиак. (Эта цифра также варьируется от завода к предприятию.) При непрерывной рециркуляции непрореагировавших азота и водорода общее преобразование составляет около 98%.

Композиция

Пропорции азота и водорода: Смесь азота и водорода, поступающая в реактор, находится в соотношении 1 объем азота к 3 объемам водорода. Закон Авогадро гласит, что равные объемы газов при одинаковой температуре и давлении содержат равное количество молекул. Это означает, что газы поступают в реактор в соотношении 1 молекула азота к 3 молекулам водорода. Это пропорция, требуемая уравнением.

В некоторых реакциях вы можете использовать избыток одного из реагентов. Вы бы сделали это, если особенно важно израсходовать как можно больше другого реагента — например, если бы он был намного дороже. В данном случае это не применимо. Всегда есть обратная сторона использования чего-либо, кроме пропорций уравнения. Если у вас избыток одного реагента, через реактор будут проходить молекулы, которые не могут реагировать, потому что им не с чем реагировать.Это тратит впустую пространство реактора, особенно пространство на поверхности катализатора.

Температура

Соображения о равновесии : Вам необходимо сместить положение равновесия (Уравнение \ (\ ref {eq1} \)) как можно дальше вправо, чтобы произвести максимально возможное количество аммиака в равновесной смеси. Прямая реакция является экзотермической с \ (ΔH = -92,4 кДж / моль \). Согласно принципу Ле Шателье, это будет лучше, если вы снизите температуру.Система будет реагировать, перемещая положение равновесия, чтобы противодействовать этому, другими словами, производя больше тепла. Чтобы получить как можно больше аммиака в равновесной смеси, вам нужна как можно более низкая температура. Однако 400–450 ° C — это не низкая температура!
Оценка скорости : Чем ниже температура, которую вы используете, тем медленнее становится реакция. Производитель старается производить как можно больше аммиака в день. Нет смысла пытаться достичь равновесной смеси, которая содержит очень высокую долю аммиака, если реакция достигает этого равновесия в течение нескольких лет.Вам нужно, чтобы газы достигли равновесия за очень короткое время, в течение которого они будут контактировать с катализатором в реакторе.
Компромисс: 400–450 ° C — это компромиссная температура, обеспечивающая достаточно высокую долю аммиака в равновесной смеси (даже если она составляет всего 15%), но за очень короткое время.

Давление

Обратите внимание, что в левой части уравнения \ (\ ref {eq1} \) есть 4 молекулы, а в правой — только 2. Согласно принципу Ле-Шателье, если вы увеличите давление, система отреагирует на реакцию, в результате которой образуется меньше молекул.Это заставит давление снова упасть. Чтобы получить как можно больше аммиака в равновесной смеси, необходимо как можно более высокое давление. 200 атмосфер — это высокое давление, но не слишком высокое.

Соображения по скорости: Повышение давления сближает молекулы. В этом конкретном случае это увеличит их шансы удариться и прилипнуть к поверхности катализатора, где они могут вступить в реакцию. Чем выше давление, тем лучше скорость газовой реакции.
Экономические соображения: Производство очень высоких давлений очень дорого по двум причинам. Вы должны построить чрезвычайно прочные трубы и защитные сосуды, чтобы выдерживать очень высокое давление. Это увеличивает ваши капитальные затраты при строительстве завода. Производство и обслуживание высокого давления обходятся дорого. Это означает, что эксплуатационные расходы вашего завода очень высоки.
Компромиссное давление : 200 атмосфер — это компромиссное давление, выбранное по экономическим соображениям.Если используемое давление слишком высокое, затраты на его создание превышают цену, которую вы можете получить за дополнительный производимый аммиак.

Катализатор

Соображения о равновесии: Катализатор не оказывает никакого влияния на положение равновесия. Добавление катализатора не приводит к увеличению процентного содержания аммиака в равновесной смеси. Его единственная функция — ускорить реакцию.
Соображения скорости: В отсутствие катализатора реакция настолько медленная, что практически не происходит никакой реакции в любое разумное время.Катализатор обеспечивает достаточно быструю реакцию для установления динамического равновесия за очень короткое время, когда газы фактически находятся в реакторе.
Отделение аммиака : Когда газы покидают реактор, они горячие и находятся под очень высоким давлением. Аммиак легко сжижается под давлением, если он не слишком горячий, поэтому температура смеси понижается настолько, чтобы аммиак превратился в жидкость. Азот и водород остаются в виде газов даже при таком высоком давлении и могут быть переработаны.

При смешивании одной части аммиака с девятью частями воздуха с использованием катализатора аммиак окисляется до азотной кислоты .

\ [4 NH_3 + 5 O_2 \ вправо 4 NO + 6 H_2O \]

\ [2 NO + O_2 \ вправо 2 NO_2 \]

\ [2 NO_2 + 2 H_2O \ вправо 2 HNO_3 + H_2 \]

Авторы и авторство

Катализаторы | Бесплатный полнотекстовый | Повышенная активность Ni / γ-Al2O3 по сравнению с Fe / γ-Al2O3 и Ru / γ-Al2O3 для каталитического синтеза аммиака в нетепловой плазме атмосферного давления N2 и h3

2.1. Сравнение активности различных оксидных катализаторов

Сообщалось, что оксид алюминия, используемый в качестве носителя в этом исследовании, проявляет каталитическую активность в плазменном синтезе аммиака. В этом исследовании мы сначала сравнили каталитическую активность оксида алюминия в зависимости от площади поверхности и кристаллической структуры. Результаты суммированы на Рисунке 1, на котором поставщик глинозема, название образца, площадь поверхности и количество, использованное в плазменных экспериментах, перечислены в Таблице S1 (в Дополнительной Информации).В условиях реакции H ₂ / N ₂ означает отношение парциального давления подаваемого H ₂ и подаваемого N ₂. По горизонтальной оси рисунка отложена общая площадь поверхности оксида алюминия, фактически использованная в эксперименте с катализатором. Цвета графиков показывают, что структура оксида алюминия альфа-типа (желтый), тета (белый), гамма (красный) или смесь тета и гамма (синий). Красная пунктирная линия показывает среднюю активность всех Al ₂ O ₃.Понятно, что каталитическая активность существенно не изменилась в зависимости от кристаллической структуры или площади поверхности, хотя несколько изменилась. В этом исследовании мы использовали оксид алюминия гамма-типа в качестве носителя, поскольку он имеет среднюю или большую площадь поверхности и стабильную кристаллическую структуру. Каталитическая активность Ni / Al ₂ O ₃ количественно сравнивалась с активностью Fe / Al ₂ O ₃ и Ru / Al ₂ O ₃ на Рисунке 2, где компоненты, перечисленные на рисунке, были определены посредством измерений XRD после реакций.Все количества загруженных металлов составляли 5,0 мас.% В пересчете на металл, что указано первыми числовыми значениями названий образцов. KC и SC означают γ-Al ₂ O ₃, приобретенный у Kanto Chemical Co., Япония, и Strem Chemicals Inc., США, а числовые значения, такие как 773, представляют собой температуры прокаливания катализаторов в Кельвинах. Прежде всего, следует отметить, что активность Al ₂ O ₃ (SC) и Al ₂ O ₃ (KC) была аналогичной, а активность 5Ni / Al ₂ O ₃ (SC, 773) и 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) также были похожи, хотя первое сравнение уже было показано на рисунке 1.Результаты снова подтвердили, что не было никаких проблем с использованием оксида алюминия SC или KC в качестве носителя без различия. Активности катализаторов были в следующем порядке 5Ni / Al ₂ O ₃> Al ₂ O ₃> 5Fe / Al ₂ O ₃> без добавки (пустой эксперимент)> 5Ru / Al ₂ O ₃, что неожиданно указывает на то, что загрузка железа и рутения снижает активность Al ₂ O ₃.Как указано во введении, атмосфера плазмы работает как порт предварительной активации молекул азота и водорода, а катализаторы должны работать как порт реакции предварительно активированных молекул. Fe и Ru не могут быть использованы для этой цели, хотя они активны для активации тройной связи между двумя атомами азота. В процессе Габера-Боша широко принято, что Fe и Ru могут собирать атомы водорода, адсорбированные на носителях, и проявлять высокую активность в их реакции с атомом азота, активированным на участке металла.Загрузка Fe или Ru может уменьшить количество атомов водорода на оксиде алюминия, что приведет к меньшим выходам аммиака, чем выход только оксида алюминия. Результаты также предполагают, что будет много возможностей в этой области для разработки активного катализатора для синтеза аммиака из предварительно активированного азота с водородом, а также для выявления механизма реакции и активных частиц. Недавно сообщалось о скорости распространения атома водорода на диоксид титана. быть намного быстрее, чем на оксиде алюминия, согласно расчетам DFT [52] и экспериментальным измерениям [53].Поверхностная диффузия атома водорода может быть важна для каталитического синтеза аммиака с использованием плазменной атмосферы. TiO ₂ частиц (диаметр 0,3–0,6 мм, тип рутила), приобретенных у Kanto Chemical Co., Япония, использовали в качестве исходного катализатора, и 5,0 мас.% Ni было загружено на TiO ₂ аналогично этому. при приготовлении 5Ni / Al ₂ O ₃. TiO ₂ и 5Ni / TiO ₂ были использованы в качестве катализаторов для синтеза аммиака в плазме после прокаливания при 773 K в течение 4 ч на воздухе.Скорости образования аммиака на TiO ₂ и 5Ni / TiO ₂ составляли 32,7 и 45,0 мкмоль мин. ^-1, соответственно, при H ₂ / N ₂ = 1, общий расход = 100 мл мин. ^-1, 6 кВ и 50 кГц (типичные условия реакции такие же, как и для 5Ni / Al ₂ O ₃). На катализаторах дезактивации не наблюдалось. К сожалению, скорости образования аммиака были ниже, чем у катализаторов Al ₂ O ₃ и 5Ni / Al ₂ O ₃.Каталитическая активность сравнивалась с различными параметрами оксидов, такими как относительная диэлектрическая проницаемость [34] и постоянная решетки, но не удалось найти четкой корреляции для объяснения катализа.

2.2. Активность и активные центры Ni / Al

₂ O ₃ для синтеза аммиака Были изучены каталитические активности Al ₂ O ₃ (KC) и Ni / Al ₂ O ₃ (KC) в зависимости от времени реакции и количества загруженного никеля, а также типичные скорости синтеза аммиака приведены на рисунках 3 и 4 вместе с активностью только внутреннего медного электрода (в дальнейшем эксперимент называется «холостым тестом»).Как показано на Фигуре 3, каталитическая активность холостого теста немного снижалась со временем реакции, хотя причина изменения оставалась неизвестной. Кроме того, активность синтеза аммиака увеличивалась при использовании Al ₂ O ₃ в качестве катализатора и дополнительно улучшалась, когда Ni наносился на Al ₂ O ₃. Активность катализатора Ni / Al ₂ O ₃ изменялась в зависимости от количества загруженного Ni, температуры прокаливания и времени реакции.Активности катализаторов Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773), содержащих 0,50–20,0 мас.% Ni, показали характерные изменения со временем реакции (рис. 4). Когда количество загруженного Ni было небольшим (0,50–1,00 мас.%), Активность возрастала на ранней стадии реакции, достигала максимальной активности, а затем снижалась. Напротив, активности 5,0–20,0 мас.% Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) были высокими на начальных стадиях и постепенно снижались со временем реакции. Только 2.5 мас.% Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) показал почти постоянную активность. Как будет показано в следующем разделе, мы предположили, что эти увеличения и уменьшения активности были вызваны изменениями состояния Ni на носителе под действием плазменного облучения. Второе важное наблюдение на Рисунке 4 состоит в том, что каталитическая активность почти не зависит от количества загруженного Ni. Мы предполагаем, что очень небольшое количество Ni функционирует как каталитически активный центр и что это количество не изменяется с увеличением загрузки Ni.Рисунок 3 суммирует влияние температуры прокаливания, где для этого исследования использовался образец с 5,0 мас.%, Поскольку определение характеристик Ni будет затруднено, когда количество нанесенного Ni будет слишком маленьким. Хотя активность 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) снижалась со временем реакции, как также показано на Фигуре 4, это было подтверждено во втором эксперименте (белые красные кружки на Фигуре 3) на после использования катализатора его активность стабилизировалась на уровне примерно 120 мкмоль мин. ^-1 после 2-часовой реакции.На 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 873) активность постепенно снижалась, хотя степень снижения была меньше, чем на 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773). С другой стороны, поведение 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 1073) существенно отличалось от поведения двух вышеуказанных катализаторов. Активность увеличивалась на начальном этапе, затем стабилизировалась через 30 мин реакции. Следует отметить, что активности трех катализаторов почти совпадали и составляли приблизительно 120 мкмоль мин ^-1 при 120 мин, что было аналогично тем, которые наблюдались на Рисунке 4.Эти изменения были приписаны изменениям в составе никеля в результате температуры прокаливания и восстановительной атмосферы плазменного эксперимента. Рентгеновские дифрактограммы Ni / Al ₂ O ₃ [51,52,53,54,55,56] были измерены до и после реакции, показанной на рисунке 3, а результаты суммированы на рисунке 5. Пики XRD носителя из γ-оксида алюминия появлялись при 2θ = 38, 45 и 67 градусах, что можно отнести к дифракции от граней (311), (400) и (440), и картина была почти такой же, как у 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) до плазменной реакции (рис. 5а), хотя для простоты не показано на рисунке.До того, как катализаторы использовались в плазменной реакции, дифракционные пики, относящиеся к фазе NiO (2θ = 43 и 63 градуса), вряд ли можно было наблюдать в виде четких пиков на трех образцах. Пики NiAl ₂ O ₄ (2θ = 19,1, 31,4, 37,0, 45,0, 55,3, 59,7 и 65,5 градусов) наблюдались на прокаленных образцах при 873 К и 1073 К. Полученные данные хорошо согласуются с сообщениями о том, что образование NiAl ₂ O ₄ из NiO и Al ₂ O ₃ начинается при прокаливании при 723 К [57] и становится активным при 873 К и выше.Соответствующие цвета 5Ni / Al ₂ O ₃, кальцинированного при 773, 873 и 1073 К, были бледно-зеленовато-серыми, светло-голубыми и бледно-голубыми; они хорошо соответствовали бледно-зеленовато-бледно-серому цвету NiO (в зависимости от содержания кислорода) и бледно-голубому цвету 5NiAl ₂ O ₄ [58], что снова указывает на образование этих оксидов на оксиде алюминия. После проведения плазменных экспериментов рентгенограммы и цвета образцов были изменены. На использованном 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) образование металлических частиц Ni было подтверждено пиками XRD 2θ = 44.5, 52 и 76 градусов [49,50], хотя их интенсивность была очень маленькой. При этом исчезли дифракционные пики от NiO. На использованных 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 873) и 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 1073) пики XRD металлического Ni не появлялись независимо от исчезновения Пики NiO, которые могут быть связаны с образованием мелких частиц Ni. Цвета образцов были сильно изменены. Черный, серый и серовато-голубой были цветами для используемых 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773), 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 873) и 5Ni / Al. ₂ O ₃ (KC, 1073) соответственно.Изменения цвета подтверждали образование металлического Ni (черный), что было показано в экспериментах XRD. Для синтеза аммиака в плазменной атмосфере были предложены следующие активные центры на основе вышеупомянутых наблюдений. Восстановление NiO до Ni происходило очень легко с активированными молекулами водорода с образованием атомно-диспергированных частиц металлического Ni, полученные в результате очень маленькие частицы Ni превращались в мелкие частицы металлического Ni, и, наконец, мелкие частицы медленно собирались, чтобы сформировать большие частицы.Мелкие частицы были активными для синтеза аммиака, в то время как крупные частицы Ni — нет. Низкая каталитическая активность крупных частиц Ni подтверждается предыдущим открытием, что шерстяная металлическая проволока Ni проявляет очень низкую каталитическую активность в реакции [39]. В случае 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) образование мелких мелких частиц Ni [55] закончилось сразу после начала плазменной реакции из-за легкой восстанавливаемости NiO. Однако увеличенное время реакции вызвало агломерацию частиц Ni, что вызвало снижение каталитической активности, как показано на Фиг.3 и Фиг.4.Для 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 1073) NiO на поверхности был восстановлен до частиц Ni, но количество атомно-диспергированных частиц было меньше, чем для 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) из-за ограниченного количества поддерживаемого Ni, который загружали как NiO, так и NiAl ₂ O ₄. Поскольку восстановление NiAl ₂ O ₄ было затруднено в настоящих условиях реакции [55,59], количество мелких частиц Ni постепенно увеличивалось во время реакции за счет перемещения атомно-диспергированных частиц, что приводило к увеличению каталитическая активность в течение первых 30 мин, как показано на рисунке 3.После 120-минутной реакции изменения каталитической активности на трех катализаторах почти исчезли, и они достигли почти одинаковой степени превращения. Аналогичные изменения активности можно наблюдать на катализаторах Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) с низкими количествами загруженного Ni. Как показано на рисунке 4, активности катализаторов с содержанием Ni 0,50–1,00 мас.% Увеличивались на ранней стадии реакции, достигали соответствующих максимальных значений, а затем снижались. Явление можно объяснить изменением частиц Ni от очень мелких до мелких, а затем и от крупных.В настоящем обсуждении предполагалось, что активная фаза представляет собой мелкие частицы, но это могут быть частицы с аморфной структурой. Вышеупомянутое обсуждение было подтверждено характеристиками катализаторов XPS. Спектры РФЭС 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 1073) приведены на рисунке 6 в качестве типичных примеров. Сообщалось, что пики Ni 2p _3/2 появляются при 852, 854–855 и 856–857 эВ вместе со сателлитными пиками [60,61,62,63,64], которые могут быть отнесены к Ni ⁰ (металл), Ni ²⁺ из NiO и Ni ²⁺ из NiAl ₂ O ₄ (соединение шпинели) соответственно.Для настоящего 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 1073) наблюдались три пика при 852,5, 855,0 и 856,1 эВ до и после реакции, как показано на Фигуре 6, что указывает на образование металлического Ni, NiO и NiAl ₂ O ₄ видов. Отношения интенсивностей трех пиков были приблизительно 0:37:63 до реакции и 38: 0: 62 после реакции. Полученные данные показали легкое и количественное восстановление NiO до Ni ⁰ и сложное восстановление NiAl ₂ O ₄, что хорошо согласуется с поведением, наблюдаемым в реакциях риформинга [55,56].В случае 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) до плазменной реакции наблюдался только NiO, при этом почти все частицы восстанавливались до металлического Ni после реакции. Спектры РФЭС 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 873) показали изменение соотношения металлического Ni, NiO и NiAl ₂ O ₄ с 0:81:19 до 83: 0 : 17 до и после реакции. Все результаты подтверждают обсуждение в предыдущем разделе, что металлический Ni на носителе из оксида алюминия, полученный восстановлением NiO в плазменной реакции, будет активен для синтеза аммиака, хотя пики XRD, относящиеся к металлическому Ni, не были четко распознаны.

2.3. Кинетический анализ синтеза аммиака на Ni / Al

₂ O ₃ Были исследованы скорости и выходы синтеза аммиака на Al ₂ O ₃ и 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773). как функция молярного отношения H ₂ и N ₂ (рисунок 7). Скорости синтеза были максимальными при H ₂ / N ₂ = 2 и 1 на Al ₂ O ₃ и 5Ni / Al ₂ O ₃, соответственно, и достигли 93 и 121 мкмоль мин ⁻¹.Соответствующие выходы монотонно увеличивались по мере увеличения отношения H ₂ / N ₂ из-за уменьшения концентрации введенного N ₂. Выходы достигли 4,1% и 4,6% при H ₂ / N ₂ = 3 (стехиометрическое соотношение для синтеза аммиака) на Al ₂ O ₃ и 5Ni / Al ₂ O ₃ соответственно. . Скорости синтеза и выходы были выше, чем наблюдаемые в предыдущих системах металлической проволоки [38,39]. Чтобы исследовать зависимости от отдельных концентраций в газофазной реакции, мы обычно использовали инертные газы, такие как гелий или аргон, для регулировки соответствующих парциальных давлений.Однако для плазменных реакций широко сообщалось, что эти газы демонстрируют замечательный эффект Пеннинга, который в значительной степени меняет экспериментальные результаты. Таким образом, нам пришлось провести эксперименты, используя только смесь N ₂ и H ₂ без какого-либо разбавителя. Корреляция на Фигуре 7 была проанализирована с использованием следующего кинетического уравнения, где скорость реакции была выражена с использованием уравнения мощности. Для определения значений α и β применялся метод наименьших квадратов. α (Al ₂ O ₃ (SC)) = 1.59, β (Al ₂ O ₃ (SC)) = 0,82 и α (5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773)) = 1,12, β (5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773)) = 0,99. Эти значения отличались от значений, полученных для хорошо известных твердых катализаторов (α = 1,5–2,2 и β = 0,9–1,2 для Fe, и α = –0,43 и β = 1,0 для Ru-Cs / MgO) [65], и ранее сообщалось значения α = 0,77 и β = 1,16 на электродах типа медной ваты, стабилизированные повторением плазменных экспериментов [35].Были признаны изменения в зависимостях парциального давления с катализаторами, но подробное обсуждение потребовало бы глубокого понимания механизмов реакции. Положительные значения парциального давления водорода на катализаторах Al ₂ O ₃ и Ni / Al ₂ O ₃ важны для практического применения текущего метода, поскольку увеличение парциального давления водорода может не приводит к снижению скорости образования аммиака.Скорость производства аммиака изучалась как функция времени пребывания реагирующих газов. Время пребывания смеси в реакционном порте определяли как V / F (мин), где V — объем пустого пространства в реакционном порте (мл), а F — общий расход реагентов (мл мин ^{— 1}). Результаты суммированы на Фигуре 8. Выход NH ₃ увеличивался с увеличением времени пребывания, а скорость синтеза NH ₃ становилась медленнее в течение более длительного времени.Следует отметить, что степень снижения скорости синтеза NH ₃ на Al ₂ O ₃ (SC) (рис.8, закрашена синим цветом) была намного выше, чем на 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773) (закрыт красным), хотя причина такой разницы пока не ясна. Корреляция была проанализирована с использованием следующих уравнений:

x = (r ₀ / k _d) (1 — exp (−k _d t))

(3)

Здесь мы предположили, что скорость образования на катализаторе была постоянной (r ₀ (min ^-1)), потому что изменения парциальных давлений N ₂ и H ₂ были небольшими до и после реакции. , и оба давления можно рассматривать как приблизительно постоянные.Кроме того, скорость разложения аммиака была пропорциональна константе скорости (k _d (мин ^-1)) и парциальному давлению полученного аммиака (x (-)). Таким образом, уравнение (2) было сформулировано и преобразовано в уравнение (3) путем интегрирования. Мы применили метод наименьших квадратов для определения параметров Al ₂ O ₃ (SC) и 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773). r ₀ и k _d составляли 0,73 и 8,4 мин ⁻¹ для первого и 1.10 и 8.4 мин ⁻¹ для последнего. Мы уже сообщали, что значения r ₀ и k _d стабилизированного катализатора из медной ваты составили 0,268 и 8,9 мин ^-1 соответственно [38], что показало значительное увеличение значения r ₀. и почти неизменное значение k _d по сравнению со значениями 0,097 и 8,4 мин ^-1 для свежего катализатора из медной шерсти [39]. Значения тока, определенные для Al ₂ O ₃ (SC) и 5Ni / Al ₂ O ₃ (KC, 773), указывают на дальнейшее увеличение значений r ₀ и снова неизменных значений k _d .Как показано на Рисунке 8, максимальные выходы аммиака были достигнуты при времени пребывания 0,12 мин в текущих экспериментальных условиях и составили 3,0% и 6,3% для Al ₂ O ₃ (SC) и 5Ni / Al ₂. О ₃ (KC, 773).

Без катализатора энергия активации составляет 335 \ mathrm {кДж} / \ mathrm {моль}. а. Какая поверхность является лучшим гетерогенным катализатором разложения \ mathrm {NH} _ {3}? Почему? б. Во сколько раз быстрее протекает реакция при 298 \ mathrm {K} на поверхности W по сравнению с реакцией без катализатора? Предположим, что коэффициент частоты A одинаков для каждой реакции.c. Реакция разложения на двух поверхностях подчиняется закону скорости вида | text {Rate} = k \ frac {\ left [\ mathrm {NH} _ {3} \ right]} {\ left [\ mathrm {H} _ {2} \ right]} Чем объяснить обратную зависимость скорости от концентрации \ mathrm {H} _ {2}?

Стенограмма видео

Мы смотрим на декомпозицию. Я только с Кэндис, а также с кошкой, ах для этих шести, ммм, реакций, которые мы используем. У меня было два оригинальных скаттера, которые, будучи отправленными Екатериной данными, выступили в качестве безразличного лица.Итак, мы используем металлическую поверхность. Итак, у нас есть металлическая поверхность из вольфрама, и я также спросил меня, и это соответствует, я думаю, зрению, и вы все еще пахнете. А затем слева, мы полчаса, температура входа была так что любые, ммм, главные кандидаты. Ладно, так что наша партия, на службе у которой были плохие отзывы, тестировала академии И почему так? Ах, судя по тому дню, когда они сбились с курса, тонна тонны камня будет № 1 из тех, которые будут опубликованы в потертых керри, чем осмий, потому что у него немного более низкая, ммм, энергия активации.Итак, активация Энджи означает, что путь, по которому вы можете подняться выше, чтобы они успокаивали, можно было пройти быстрее. Цель Канады — просто ускорить стирку, Чем быстрее вы ускорите стирку. Батарея такая Вот почему постоянно мы читаем лучше Cal — у нас меньше энергии образования. Хорошо, так что часть багамского времени Быстрее на тонны. Тусклый по сравнению с боем, потому что нет катализаторов. Хорошо, так что вы только чтобы узнать, что мы собираемся просто Я могу А, другая форма или уравнение наших рук. Мы можем сесть здесь. Мы хотим знать, что, ммм, это была своего рода проблема, ммм. Мы постоянно предполагали, что у них есть все.У них была одинаковая концентрация. У них одинаковая температура. А еще у них та же Франция, фактор, который постоянно меняется. Это может быть фактом об активаторе Энджи, и они не могут набрать вес. Итак, отсюда, да, мы собираемся использовать осквернение. Мы собираемся поиграть в тот, который с катализатором, а затем тот, который, как мы думали, является любой кошкой, а затем мы собираемся подключить, мм, температуру, которую мы добавляем до 98 К. Так что нам просто нужно воплотить идею, хорошо, там.А потом у нас есть наша тоска по дому, вы идете в 8.314, а затем у нас есть одно утро для гея, чтобы добраться туда наверху. Итак, у нас есть изображения активации глазков чайника. Всего 1 64 недели. Вы снова написали вам, используя «убить евреев». Итак, мы должны прикрыть Pata Choo. И этот минус два часа, тот, что без катализатора. Итак, с 55 ах, 35 1000 убили тебя, хорошо? Итак, когда вы в конце дня будете решать это уравнение, вы сможете найти это выездное шоу между черствым шоу с Джонсоном. А у нас просто нет кандидатов.И Ruby близко к 3493 Итак, они являются катализатором. Гм, мы постоянно будем людьми. Еще 90 от больше. В три миллиарда раз больше, чем у любой Кэндис. Хорошо, последняя часть вопроса заключается в том, что вы можете, учитывая реакцию разложения на сервировку, даже обслужить его старую приманку для похудания. Итак, мы переходим к K, потому что во время отсутствия концентрации я только превышаю концентрацию водорода, и хорошо, вы можете объяснить, почему они дают нам зависимость от восьмерки от веса, от концентрации водорода.Почему? Концентрация 100 на троих старше, не по русски — моя последняя. Всегда должен быть им. Хуже зависимость. Итак, во-первых, где мы ах, посмотрим на то, что мы замедляемся, просто посмотрим на весь путь оттуда. Мы можем увидеть это, когда предположим, когда концентрация водорода увеличится. Ах, способ уменьшить это. Действительно? Просто из-за математических соотношений, которые кажутся хуже. Защитники должны обратно пропорционально плечу. Поэтому он решил заняться весом. Вы, Крис Нитроген. Придайте нам вес мифологическим отношениям.Аркадская химия. Нам приходилось объяснять физический смысл, даже когда они смотрели на математические отношения. Но все, что у них есть физическими средствами, на самом деле соответствует тому, что произошло на самом деле. Итак, вернемся к нашей реакции. Итак, мы вдвое меньше азота. Нет простите. Да, я только что собираюсь делать с композицией. Итак, у нас есть Янто. А еще у нас есть водород. Это все, о чем мы вас просим. Итак, вы познакомились. А здесь у нас есть металлический сервис. Итак, представьте, что у нас с вами есть металлическая поверхность.Здесь нет обслуживания. И тогда реакция идет от меня только для того, чтобы занять позицию, так что я только, что они, должно быть, собираются связать двоих на службе. Вы должны были купить свою услугу. Вы знаете, они за реакцию избирателей. Гм гм следующего поколения раздражение представить. А также водород. Итак, мы только что выпустили Just Release, Imagine. И президент. Ладно, так что когда у нас будет больше, я здесь только тогда. У нас больше денег на услугу, чем мы на самом деле быстро отозвали, потому что у нас более рациональный расчет времени.Хорошо, но мы пользуемся услугами. Итак, на сервисе у них есть конечная площадь. Воздух неподвижен. Так что на площади вы можете прочувствовать это на сервисе. Они разные. Место привязки, другое место привязки, так что я должен идти на финальный вид спорта. Тогда у нас просто другой цвет для 71 Fine sport. Я только должен противостоять там спортивным покупкам, планирующим стек. И тогда мы не реагируем. Кэрри предположила, что группа обязательна по количеству видов спорта на нашем опросе, всего четыре. Так вот чего у нас нет для твоего объединения.А также они бы отреагировали. Ладно, вы упомянули, если привет, Шин, здесь тоже идет покупка для покупательского спорта. Так что позвольте мне просто ах, синий стрелок, водород всегда найдется для покупки в спорте. Итак, тигр, он придет, люди, если я только за слепое пятно для покупок в спорте. a Таким образом, в то же время у нас есть только три вместо четырех для максимального количества покупок для национального Курта.Итак, вы знаете это слово, и когда у вас будет больше водорода, у нас будет больше водорода, который будет конкурировать за ближайшие покупки. Ну, я в эфире, так что ты просто занимай предвзятость. Я делаю это на выезде, прежде чем я всего лишь желание в терминах. Другими словами, переход к Мы использовали количество реакций на время, другими словами, просто с использованием веса реакции. Вот почему вес реакции обратно пропорционален причине.