تطوير حفاز أساسه أكسيد الغرافين لأكسدة الميتانول

Abstract

عين الفورم الدهيد ضمن مزيح تصنيعه من خلال أمثلة طريقتين طيفيتين تقومان على استعمال كواشف حمض الكروموتروبيك CA والتربتوفان TPH درست مصداقية الطرائق من حيث الدقة والصحة والخطية والتداخل بين مكونات المزيج، ثم تمت مقارنتها لاختيار أفضلهما. تبين الطرائق أن كلتا الطريقتين لهما الدقة والصحة نفسها وكان معامل الارتباط الخطي 0.999. وأظهرت النتائج أن طريقة القياس اللوني باستعمال CA أكثر حساسية بثلاث مرات من طريقة القياس اللوني باستخدام TPH ، لكن كاشف CA له حدود كشف نوعي أقل بثلاث مرات وحدود كشف كمي أقل بست مرات من كاشف TPH من ثم حساسية كاشف CA المتفوقة مقيدة بتراكيز أخفض من الفورم الدهيد. كما تراجعت صلاحية الكاشف CA بدءًا من اليوم الخامس، في حين حافظ الكاشف TPH على ثباتية جيدة امتدت لمدة ستة أيام. بناء عليه توصلنا إلى أن الطريقة اللونية باستعمال الكاشف TPH أكثر ملائمة لتعيين الفورم الدهيد في المزائج المصنعة.

خضر أكسيد الغرافين GO وأكسيد الغرافين المرجع حرارياً GO، باستعمال طريقة هامر Hummer، ودرست فعاليتهما الحفزية تجاه الأكسدة الانتقائية للميثانول إلى الفورم الدهيد بوساطة الهواء، ووصفت هذه الحفازات باستعمال مطيافية الأشعة تحت الأحمر FTIR ومجهر القوة الذرية AFM والمجهر الإلكتروني الماسح SEM ومطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة EDX، ووجد أن GO المحضر بطريقة هامر يتعرض عند معالجته بدرجات الحرارة المرتفعة في جو فقير بالأكسجين إلى إرجاع جزئي، اتضح ذلك من خلال انخفاض نسبة ذرات الأكسجين السطحية إلى نصف كميتها الأولية، وتفشير كامل للشرائح الغرافينية بعضها عن بعض مشكلاً بذلك rGO وتبين عدم وجود فعالية حفزية ملموسة الأكسيد الغرافين المجفف بدرجة حرارة الغرفة في الطور السائل أو الغازي الأكسدة الميتانول، في حين ظهرت فعالية حفزية معتبرة لمنتج المعالجة الحرارية المذكورة GO في الطور الغازي تمثلت بدرجة تحويل الميتانول بنسبة 1 3.1mol وانتقائية نحو منتج الفورم الدهيد بلغت 100mol في مفاعل تدفق أنبوبي صغير عند سرعة كتلوية فراغية مقدارها

2mg/greamin ودرجة حرارة 350 ، وثبات هذه الفعالية دون انخفاض لمدة 33 ساعة أكسدة متواصلة. كما ثبت أن المعالجة الحرارية عند 430 تعد كافية لتشكيل المراكز الفعالة الضرورية للقيام بدور الأكسدة الانتقائية

وتتميز بثباتيتها حتى درجة حرارة 600 يبدأ الكربون بعدها بالتأكسد، ويتلاشى كاملاً عند الدرجة 700 .

حضرت ثلاثة حفازات تشاركية أساسها أكسيد الغرافين المرجع، وهي حفاز موليبدات الحديد أكسيد الغرافين المرجع GO 430c-Fe (MoO، وحفاز فانادات الحديد - أكسيد الغرافين المرجع (rGOssoc - Fe (VO، وحفاز أكسيد الموليبدينوم - أكسيد الغرافين المرجع GO 13-MoO، ثم درست فعاليتها في أكسدة الميتانول بالطور الغازي، حيث وصل مردود الفورم الدهيد على حفاز (GO 430 - Fe 2 (MoO إلى 92mol، بانتقائية 100mol عند الدرجة 430، متفوقاً بذلك على حفاز موليبدات الحديد الصناعي سواء بشكله المحمل على السيلكا أم الحفاز بدون حامل فيما وصل المردود إلى 4 mol 41 باستعمال حفاز (GO430c-Fe(VO مع انخفاض الانتقائية إلى mol %90 بسبب تشكل غاز CO ، أما الحفاز GO 13-MoO فقد وصل إلى مردود أعظمي مقداره 1 16mol فقط مع انتقائية مقدارها ml 70، أيضاً بسبب تشكل غاز CO .