دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
این فایل درقالب ورد و قابل ویرایش در 125 صفحه می باشد .
دانلود پایان نامه نانوکاتالیست
-1-کاتالیست:
کاتالیست، کاتالیست ماده ای می باشد که فعل و انفعالات شیمیایی را سرعت می بخشد بدون اینکه خودش در فعل و انفعال معرف شود. کاتالیست مثبت در ساده ترین شکل آن را می توان بصورت زیر نشان داد:
(1-1)
C کاتالیست بوده و نهایتاً بدون تغییر باقی می ماند.
(1-2)
در واکنش شیمیایی گرچه از کاتالیست اسمی برده نمی شود ولی این موضوع به معنای این نیست که کاتالیست نقشی در این واکنش ندارد. اکسیداسیون SO2 توسط کاتالیست V2O5 بصورت زیر انجام می شود.
(1-4)
مشاهده می شود که V2O5 در واکنش شرکت دارد ولی در نهایت مصرف نشده است. کاتالیست سرعت رسیدن به حالت تعادل را در یک واکنش سرعت می بخشد ولی قادر نیست شرایط تعادل را تغییر دهد. ضمناً با اضافه نمودن کاتالیست واکنش در دمای کمتری نسبت به واکنش بدون کاتالیست انجام می شود. کاتالیست منفی ماده ای است که سرعت پیشبرد یک واکنش را کاهش می دهد و مانند کاتالیس های مثبت مورد مطالعه قرار نگرفته اند ولی با وجود این در واکنش های کاتالیستی دارای اهمیت خاص می باشد. هر ساله صنایع شیمیایی و نفت با استفاده از فرایندهای کاتالیس میلیون ها تن دارند از جموله برای کودهای شیمیایی، لاستیک و غیره. جامع ترین تعریف برای کاتالیزور بصورت زیر می باشد: عمل کاتالیزور بیدار کردن میل ترکیبی خفته در واکنش دهنده ها می باشد.
1-2-انواع کاتالیزور:
کاتالیزورها را می توان به 3 دسته بزرگ تقسیم کرد:
- کاتالیست های هموژن
- کاتالیست های هتروژن
- آنزیم ها (بیوکاتالیست ها)
1-2-1-کاتالیست هموژن: هنگامیکه کاتالیست ها با واکنش دهنده ها در یک فاز باشند هموژن نامیده می شوند.
این کاتالیست ها معمولاً بصورت مایع یا گاز می باشند بعنوان مثال در واکنش تهیه اتر از اتانول، اسید فسفریک یا اسید سولفوریک بکار گرفته می شود که با محیط واکنش دهنده ایجاد فاز نمی کند.
1-2-2-کاتالیست های هتروژن یا ناهمگن: هنگامیکه واکنش دهنده ها با کاتالیزور حداقل ایجاد دو فاز نمایند کاتالیزور را ناهمگن نامند. اکثر این کاتالیزور جامد بوده و واکنش روش فصل مشترک کاتالیزرورهای هموژن ارجحیت دارند زیرا در کاتالیزورهای هتروژن می توانند از سیستم Cointinus استفاده کرد. ولی برای جدا کردن کاتالیزورهای هموژن هزینة زیادی صرف می شود.
در کاتالیزورهای ناهمگن گزینش پذیری بیشتری وجود دارد و در جایی که بتوان از کاتالیزور هتروژن استفاده کرد از کاربرد کاتالیس هموژن اجتناب می شود.
1-2-3-کاتالیست های زیستی یا آنزیمها: آنزیمها پروتئین هایی با وزن 12000 تا 000/000/1 می باشند که عمل کاتالیتیکی روی آنها به غایت مخصوص می باشد و در مکانهای فعال یا Site انجام می گیرد. اینگونه کاتالیزورها در واکنش های مربوط به موجودات زنده و نیز در سنتز بسیاری از فرآورده های دارویی و غذایی شرکت دارند و دارای اهمیت قابل توجهی می باشند نخستین بار لویی پاستور در دهه 1850 با تحقیق دربارة تخمیر این کاتالیست ها نتایج جالبی بدست آورد. وی نشان داد که اورگانیسم ذره بینی مخمر باعث تبدیل گلوکز به اتانول می گردد او نتیجه گرفت که تخمیر از فرایندهایی است که درون سلولهای زنده انجام می گیرد. ادوارد بوخنر در سال 1897 گفت که عمل تخمیر در مادة موجود در عصارة مخمر حاصل می شود و این ماده را آنزیم نامید. هنگامی که مواد دیگر کشف شدند و توانستند در فرایندهای زیستی عمل کنند به آنها نام عمومی آنزیم اطلاق گردردی واژة آنزیم از واژه یونانی آنزیموس گرفته شده است که به معنی مادة حاوی خمیر مایع است (واژة ZYME به معنی خیمر مایع) واکنش کاتالیستی در قسمتی خاص از آنزیم انجام می شود که به آن مکان فعال یا سایت گفته می شود. یکی از محققین به نام فیشر نظریقة قفل و کلید را در رابطه با واکنشهای آنزیمی پیشنهاد کرد.
1-3-کاتالیست های هتروژن (ناهمگن) (Heterogeneous):
همانطور که قبلاً گفته شده اگر کاتالیزورها و مواد واکنش دهنده حداقل در دو فاز قرار گرفته باشند کاتالیزور را هتروژن یا ناهمگن می نامند.
کاتالیزورهای صنعتی معمولاً جامد می باشند و قسمت عمدة واکنش های صنعتی روی اینگونه کاتالیزورها انجام می گیرد.
کاتالیست های هتروژن به دو دستة بزرگ تقسیم می شوند:
- کاتالیزورهای توده ای (1)
- کاتالیزورهای پایه ای (2)
1-3-1-کاتالیزورهای توده ای:
در صورتی که فاز فعال تشکیل دهندة کاتالیست تنها به صورت فلز یا پایة خالص باشد کاتالیزور را توده ای گویند مانند کاتالیزور نیکل.
1-3-2-کاتالیزورهای پایه ای:
در این حالت معمولاً سایتهای فعال که عمدتاً عناصر واسطه می باشند روی یک پایه (معمولاً سیلیس، اکسید تیتان، اکسید منیزیم، کربن فعال، غیره) قرار می گیرد و پایه نقش نگه دارندة عناصر را دارد. بیشتر کاتالیست های صنعتی از این نوع می باشند به عنوان مثال کاتالیست های .
بطور کلی کاربرد کاتالیست ها بدین صورت باعث افزایش سطح به میزان قابل توجهی می‌شود که به علت وجود Rugosity یا ناهمواری و همچنین خلال و فرج و منافذ یا Poreهای درون جامدات می‌باشد.
نقش Pore بسیار با اهمیت است و این نقش نه تنها به دلیل ایجاد سطح بیشتر جهت افزایش سرعت واکنش است بلکه به علت ایجاد انتقال مواد می باشد.
1-4-فعالیت و گزینش Activity And Selectivity:
فعالیت کاتالیستی عبارت از میزان سرعت بخش فعل و انفعال است بنابراین این یک واکنش ممکن است با یک کاتالیست سرعت بیشتری داشته باشد تا با کاتالیست دیگر، یا ممکن است یک مادة دو گونه فرایند با دو نوع کاتالیست نشان دهد . Catalyist Selectivity
عبارت است از قدرت کاتالیست در مورد یک فرایند بخصوص در صورتی که امکان ایجاد فرایندهای دیگر نیز موجود باشد.
هر چه نوع کاتالیست مورد استفاده واکنشی را بیشتر در جهت تولید محصولات دلخواه سوق دهد به اصطلاح آن کاتالیست سلکتیوتر خواهد بود.
گزینش معمولاً با فشار، دما و ترکیبات شرکت کننده در فعل و انفعال و همچنین طبیعت کاتالیست بستگی دارد به طور مثال عمل کاتالیست را در تجزیة کاتالیستی اتانول آورده می شود. این واکنش بر روی مس به صورت زیر تولید فرمالدئید و بر روی آلومین تولید اتیلن و اتر می نماید.
این مسئله را می توان چنین توجیه کرد که در مورد اول مس جاذب هیدروژن و در مورد دوم و سوم آلومین جاذب آب می باشد. یک کاتالیست ممکن است یا از لحاظ گزینش یا فعالیت و یا هر دو مناسب باشد فاکتور Selectivity از اهمیت بیشتری برخوردار است.
معمولاً افزایش دما عمر کاتالیست را کاهش می دهد ولی با وجود این فعالیت را افزایش می دهد در صورتی که واکنش گرمازا باشد افزایش دما درصد تبدیل را کاهش می دهد گزینش معمولاً تابعی از درجه تبدیل و شرایط فعل و انفعال است. در رابطه با گزینش پارامترهای دیگری از جمله تبدیل و بهره نیز عنوان می شود.
فهرست مطالب:
عنوان
صفحه
فصل 1-کاتالیست و علم سطح
1
1-1-کاتالیست
2
1-2-انواع کاتالیزور
3
1-2-1-کاتالیست هموژن
3
1-2-2-کاتالیست های هتروژن یا ناهمگن
3
1-2-3-کاتالیست های زیستی یا آنزیمها
3
1-3-کاتالیست های هتروژن (ناهمگن)
4
1-3-1-کاتالیزورهای توده ای
5
1-3-2-کاتالیزورهای پایه ای
5
1-4-فعالیت و گزینش
5
1-5-مراحل فعل و انفعال کاتالیستی
6
1-6-کاتالیزور ایده آل
7
1-7-سرعت ویژه کاتالیست
7
1-8-گزینش پذیری
8
1-9-پایداری
9
1-10-خصوصیات فیزیکی کاتالیست
10
1-11-خصوصیات مکانیکی کاتالیست
11
1-12-تهیه کاتالیست
12
1-13-موارد مورد استفاده در ساخت کاتالیست
13
1-14-پایه کاتالیست
13
1-15-روشهای ساخت کاتالیزورها
14
1-15-1-روش رسوب گیری
15
1-15-2-روش Copercipitation
15
1-15-3-روش Raney
16
1-16-کاتالیزورهائی که غیر فعال می شوند
16
1-17-مکانیسم غیرفعال شدن کاتالیزور
17
1-17-1-واکنش های فساد
17
1-17-2-نفوذ حفره ای
19
1-17-3-انواع حمله سموم به سطح کاتالیزور
20
1-17-4-دیگر عوامل موثر در فساد
21
1-18-جذب سطحی
22
1-19-سینیک جذب سطحی
24
1-20-جذب سطحی بر روی یک سطح عریان
27
فصل دوم: نانوکاتالیست
36
مقدمه
37
2-1-کاتالیست ناهمگن
38
2-2-واکنشهای ناهمگن کجا اهمیت پیدا می کنند؟
40
2-3-بررسی فرآیند با Fincher-tropsch از نظر شیمیایی
41
2-4-کاتالیست سه گانه
41
2-5-فراوری نیمه هادیها و نانوتکنولوژی
42
2-6-دیگر زمینه های کاربرد دانش سطح
43
بخش اول:
44
2-7-ساختار سطح
44
2-8-ساختار ایده آل صاف
44
2-9-ترازهای سطح بالا و ترازهای مجاور آن
47
2-10-سطوح مقابل
48
2-11-سطوح جفت فلزی
49
2-12-مفهوم ناهمگنی سطح بخاطر مواد جذبی
49
2-13-بازسازی سطوح تمیز
50
2-14-جزیره ها
50
2-15-وضعیت الکترونی توده
51
2-16-فلزات نیم رساناها و نارساناها
52
بخش دوم
57
2-17-تحقیقات و بررسی های آزمایشی از سطح و ساختار ماده جذب شده
57
2-18-تکنیکها و روشهای تحقیقی با توجه به مرور اجمالی
57
2-19-اسکن گیری یا نمایش میکروسکوپی حاصل از کاوش و ایجاد سوراخ
59
2-20-نیروی اتمی میکروسکوپی
65
2-21-نمایش و اسکن میکروسکوپی حفاری یا سوراخ
65
2-22-مود یا روش تماس یا اتصال
67
2-23-روش نیروی اصطکاک
67
2-24-روش غیر تماسی
68
2-24-1-نمایش میکروسکوپی در نزدیکی سطح
68
2-24-2-پراکندگی الکترون یا انرژی پایین و کم
69
2-24-3-طیف سنجی الکترونیک
70
2-25-ادسرپشن لانگ مویریان
70
2-26-ادسرپشن لانگ مویریان (ادسرپشن مجزا)
74
2-27-ادسرپشن مویریان مجزا با برهم کنش های جانبی
75
2-28-ایزوترم های ادسرپشن: فرآیند جنبش شناسی
79
2-29-ایزوترم لانگ مویر
79
2-30-دسرپشن برنامه ریزی شده با دما
80
2-31-بررسی و تجزیه و تحلیل کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما
82
2-32-بررسی کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما
84
خلاصه ای از مطالب مهم
87
بخش سوم
87
2-33-واکنش های سطح پیچیده (کاتالیزکردن و کندن)
87
2-34-اندازه گیری و سنجش سینتیک سطح و مکانیزم های واکنش
88
2-35-فرآیند هابر-بوش
91
2-36-از سنتیک های میکروسکوپی تا کاتالیز کردن
96
فصل سوم: کاربرد نانوکاتالیست در صنعت
98
3-1-گوگرد زدایی از سوختهای فسیلی با نانوکاتالیست
99
3-2-نانوکاتالیست و اینده سوختهای فسیلی
100
3-3-پیشرفت های نانوکاتالیست دارای این قابلیت هاست
101
3-4-برخی از کاربردهای تجاری شده و یا در مرحله تجاری شدن فناوری نانو
102
3-5-تصفیه گازهای خروجی از اگزوز با کاتالیزورهای نانوساختاری
104
3-5-1-تصفیه پساب های صنعتی با استفاده از نانوفیلتراسیون
105
3-5-2-تصفیه آبهای آلوده با استفاده از نانو مواد
105
3-6-کاهش آلایندگی حاصل از سوخت های دیزلی با کمک کاتایست های اکسیدی لرزان
107
3-7-کاتالیست ها و پیل های سوختی زیستی
108
3-8-افزایش فعالیت نانوکاتالیست ها توسط آب
109
3-9-کاتالیست های زیست محیطی
110
3-10-کاربرد نانوکاتالیست ها در هیدروکراکینگ فرآیندهای پالایش نفت
111
3-10-1-مقدمه
111
3-10-2-هیدروکراکینگ
112
3-10-3-کاربردهای فناوری نانو در هیدروکراکینگ
113
3-11-کاربرد مواد نانو متخلخل در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون فرآیندهای پالایش نفت
114
3-11-1-مقدمه
114
3-11-2-پلیمریزاسیون
115
3-11-3-ایزومریزاسیون
116
3-11-4-کاربردهای فناوری نانو در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون
116
3-11-5-ایزومریزاسیون
116
3-12-طرح های کاتالیستی در حال بررسی
117
3-12-1-بررسی ساخت پوشش های کاتدی جهت آزادسازی گاز هیدروژن در فرآیند
117
3-12-2-بررسی ساخت کمپلکس متالوسنی بیس زیرکو تیم دی کلرید برای پلیمر
118
3-12-3-بررسی سنتز دی متیل اتراز گاز سنتز بر روی کاتالیست های دو عملگر
118
3-13-استفاده از تکنولوژی نانوکاتالیست برای تهدید کشورهای خاورمیانه
119
3-14-قابلیت های پیش بینی شده نانوکاتالیزورها
119
3-15-تحلیل
121
منابع و مأخذ
123
