Extraction of kinetics using ammonia TPD data

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Date
2009
Major/Subject
Teknillinen kemia
Mcode
Kem-40
Degree programme
Language
fi
Pages
71 + 4
Series
Abstract
Lämpötilaohjelmoidulla desorptiolla (temperature-programmed desorption, TPD) voidaan tutkia huokoisten materiaalien, kuten katalyyttien, pintapaikkojen määrää, vahvuutta ja adsorptio-desorptiokinetiikkaa. Käyttämällä adsorbaattina ammoniakkia voidaan tutkia katalyyttien happopaikkoja. Tässä työssä tutkittavana katalyyttinä on H-ZSM-5-zeoliitti (Si/Al-suhde 45,5), ja tavoitteena on käyttää ammoniakki-TPD-mittaustuloksia kinetiikan määritykseen. Ammoniakin ja HZSM-5-zeoliitin vuorovaikutuksesta tiedetään, että ammoniakki adsorboituu zeoliitin alumiinipaikkoihin. Käytettävissä olleessa koejärjestelyssä käytettiin TPDmenetelmälle tyypillisen kantajakaasuvirtauksen sijaan alipainetta, minkä vuoksi tulosten tulkinta poikkeaa virtaussysteemistä. Ammoniakki-TPD-mittaustuloksia voidaan käyttää desorptiokinetiikan määrittämisessä. TPD-tulosten mallinnuksessa on kirjallisuuden mukaan käytetty mikrokineettistä mallinnusta, Monte Carlo -simulointia ja useita muita menetelmiä. Tässä työssä muodostettiin mikrokineettinen malli, jossa huokosdiffuusio ja takaisinadsorptio otettiin huomioon. TPD-kokeet tehtiin Technische Universität Miinchenissä, Saksassa. Mallinnetuissa kokeissa käytettiin kahta partikkelikokoa ja kolmea eri lämmitysnopeutta (yhteensä viisi TPD-koetta), jotta tutkittavasta systeemistä saadaan mahdollisimman monipuolisesti tietoa. Mallinnustulosten perusteella H-ZSM-5-zeoliitilla on kahdentyyppisiä adsorptiopaikkoja, joista toisen osuus pintapaikoista on noin 80 % ja toisen noin 20 %. Määrältään suuremman adsorptiopaikkatyypin desorption aktivoitumisenergia on noin 80 kJ/mol ja määrältään pienemmän adsorptiopaikkatyypin desorption aktivoitumisenergia noin 40 kJ/mol. Kissinger-ja Friedman-analyysit antoivat mallinnuksen kanssa samansuuntaisia tuloksia.
Description
Supervisor
Krause, Outi
Thesis advisor
Kanervo, Jaana
Keywords
kinetics, NH3-TPD, modeling, H-ZSM-5, kinetiikka, mallinnus
Other note
Citation