The influence of preparation conditions on the dispersion of rhodium catalysts

Abstract

Diplomityön kirjallisuusosassa käsiteltiin rodiumkatalyyttien valmistusolosuhteiden vaikutusta rodiumin dispersioon. Kirjallisuuden perusteella eniten dispersioon vaikuttavat metallin pitoisuus katalyytissä sekä kalsinointi- ja pelkistyslämpötilat. Kokeellisessa osassa valmistettiin rodiumkatalyyttejä impregnoimalla vakuumissa. Kalsinoinnin vaikutusta rodiumin pysymiseen kantajalla selvitettiin. Samoin tutkittiin katalyytin kalsinointi- ja pelkistysolosuhteiden sekä rodiumpitoisuuden vaikutusta rodiumin dispersioon ja partikkelikokoon. Lisäksi tutkittiin katalyyttien rodiumpitoisuuden säilymistä ja katalyyttien aktiivisuutta hiilivetyjen autotermisessä reformoinnissa.

Rodiumpitoisuus säilyi vakiona 0,1-0,5 p-% rodiumkatalyyteissä eri kalsinointi- käsittelyissä. Rodiumin dispersion havaittiin 0,1-0,5 p-% rodiumkatalyyteillä pienenevän kalsinointilämpötilan kasvaessa välillä 500-900 °C. Dispersio pieneni 0,5 p-% rodiumkatalyytillä pelkistyslämpötilan kasvaessa 300 °C:sta 500 °C:een. Rodiumin dispersio pieneni rodiuminpitoisuuden kasvaessa, kun katalyytit oli kalsinoitu lämpötilassa 500 °C ja pysyi lähes vakiona, kun katalyytit oli kalsinoitu lämpötilassa 900 °C. Hiilimonoksidin adsorption stoikiometrian havaittiin olevan lähempänä arvoa 0,5 kuin arvoa 1 työssä valmistetulle 0,1 p-% rodiumkatalyytillä. Rodiumin partikkelikoko kasvoi kalsinointi- ja pelkistys-lämpötilojen kasvaessa. Lämpötilassa 500 °C kalsinoitujen katalyyttien rodiumin partikkelikoko pysyi lähes vakiona rodiumpitoisuuden kasvaessa ja kalsinointilämpötilan ollessa 900 °C havaittiin partikkelikoossa maksimi pitoisuudella noin 0,3 p-%.

Katalyyttien rodiumpitoisuudet säilyivät vakiona autotermisessä reformoinnissa. Hiilivetyjen konversiot olivat lähes 100 % kaikilla rodiumin pitoisuuksilla lämpötilavälillä 700-900 °C mukaan lukien 0,1 p-% rodiumkatalyytti. Aktiivisuus ei pienentynyt katalyytin rodiumpitoisuuden funktiona. Selektiivisyyksiin rodiumpitoisuus vaikutti siten, että vetyselektiivisyys nousi hieman rodiumpitoisuuden kasvaessa, mutta hiilimonoksidi- ja hiilidioksidiselektiivisyydet pysyivät lähes vakioina. Täten myös vety/hiilimonoksidi-moolisuhde kasvoi, ja jo 0,1 p-% katalyytillä suhde ylitti arvon 2.