Academic literature on the topic 'Каталітичне окиснення'

Серед хімічних речовин, які потрапляють до атмосфери, леткі органічні сполуки (ЛОС) у всьому світі класифікуються як небезпечні забруднювачі повітря. Важливою групою ЛОС є хлороорганічні сполуки, що широко використовуються у промисловості, у таких галузях, як виробництво миючих та знежирюючих засобів; у якості екстрагентів, добавок до барвників, чорнил та клеїв; як сировина для синтеза лікарськіх засобів, пестицидів та полімерів; як розчинники. Наявність цих сполук у повітрі являє значну небезпеку для здоров’я людини з-за вираженої токсичності, високої стабільності та стійкості у навколишньому середовищі. У даній роботі досліджена каталітична активність щодо реакцій окиснення дихлорометана (DCM) та перхлороетилена (PCE) загалом шести металів зі вмістом γ-Al2O3. У якості активних речовин використовували Pt і Pd окремо. До початку експериментів із каталізаторами оптимізували подачу води. Найбільш активним щодо окиснення DCM серед досліджених виявив себе каталізатор Pt/ Al2O3.

Розроблено нанорозмірні Pd-Co3O4-ZrO2-каталізатори на монолітних матрицях (Al2O3/кордієрит) стільникової структури, що виявляють стабільну активність стосовно низькотемпературного каталітичного безполуменевого спалювання метану і є перспективними для застосування у портативних каталітичних генераторах тепла. З метою структурно-функціонального дизайну ефективного каталізатора цільового процесу досліджено вплив складу і способу приготування каталізаторів, що містять оксид 3d-металу (Co) та ZrO2 в пористій матриці Al2O3 як вторинного носія, сформованого на поверхні керамічних блоків з кордієриту, на функціональні властивості каталітичних композицій у процесі глибокого окиснення метану в стехіометричній суміші з киснем. На основі даних рентгенівської дифракції обґрунтовано висновок, що оксид алюмінію як вторинний носій представляє собою суміш аморфного та γ-модифікації Al2O3. При цьому, кристалізація з формуванням фази γ-Al2O3 відбувається при прожарюванні матеріалу за температури 850 оС. Згідно аналізу мікрофотографій просвічуючої електронної мікроскопії (ПЕМ), розмір наночастинок паладію, сформованих у каталітичному покритті, отриманому шляхом термічного розкладу нітрату алюмінію, складає 8–15 нм. Показано, що діоксид цирконію сприяє стабільній активності каталізаторів за рахунок запобігання високотемпературній взаємодії оксидів кобальту і алюмінію з утворенням низькоактивної Co–Al-шпінелі. Введення паладію до складу Со3О4/Al2O3/кордієрит знижує міцність зв’язку кисню з каталізатором, що забезпечує підвищення його активності; роль паладію в складі Pd-Со3О4/Al2O3/кордієрит проявляється також у підвищенні стабільності композиції Pd-Со3О4 в умовах реакції. Одночасне нанесення Co3O4 і Pd порівняно із послідовним сприяє формуванню більш активного каталізатора. Розроблені каталітичні композиції виявляють стабільну активність в умовах реакції протягом семи циклів роботи. Бібл. 14, табл. 2, рис. 3.

Methods of the synthesis of 2-(5-(1,2,4)triazol-1-ylmethyl-1H-(1,2,4)-triazol-3-yl)-pyridine and a binuclear copper complex are described. The structure of the complex is established by X-ray structural analysis. The complex is a centrosymmetric [Cu2(L)2(NO3)2·2H2O]·H2O dimer. The Cu-Cu distance is 4.0408 (3) Å. In the complex the ligand is in a deprotonated state. Due to this, the triazole fragment acts as a bridge between the two metal centers. Copper ions are in an octahedral environment. The equatorial plane is formed by three triazole nitrogen atoms and one pyridyl nitrogen atom. The axial positions are occupied by a water molecule and a nitrate ion. Isotropic patterns corresponding to binuclear copper particles of the [Cu2L2-H]+ composition were registered in the ESI mass spectra of the solution of the [Cu2(L)2(NO3)2(H2O)2]·H2O complex. These data confirm the presence of a binuclear complex in solution. The catecholoxidase activity of the binuclear copper (II) complex based on 2-(5-(1,2,4)triazol-1-ylmethyl-1H-(1,2,4)-triazol-3-yl)-pyridine was studied. The kinetics of model reactions of the catecholase type were investigated by the method of initial velocities using a model substrate of 3,5-di-tert-butyl catechol (3,5-DTBK). At low concentrations of 3,5-DTBK, the dependence of the initial oxidation rate on the concentration of the substrate is linear, which corresponds to the first order of the reaction on the substrate. However, the dependence graph at higher concentrations of 3,5-DTBK is nonlinear and indicates the saturation of the catalyst with the substrate. The form of the dependence of the initial reaction rate on the substrate concentration is explained within the framework of the Michaelis-Menten model, which well describes the behavior of natural metaloenzymes.

Робота виконана на кафедрі хімічних технологій та водоочищення Черкаського державного технологічного університету Міністерства освіти і науки України.
Дисертація присвячена питанням розробки технологій інтенсифікації первинних ендотермічних стадій реакцій горіння та окиснення сировини, що містять вуглеводневі гази і тверді вуглеводні, які базуються на використанні направленої дії штучно створеної низькотемпературної плазми з упорядкованим рухом «повільних» електронів в присутності гетерогенного каталізатору та визначення оптимальних умов проведення цих процесів. Розроблений новий напрям в проведенні окиснювальних процесів, який базується на використанні для інтенсифікації первинних ендотермічних стадій реакцій горіння та окиснення сировини, що містить вуглеводневі гази і тверді вуглеводні, низькотемпературної плазми з упорядкованим рухом «повільних» електронів в присутності гетерогенного каталізатору. Штучно створена низькотемпературна нерівноважна плазма, при її короткотривалій дії на об’єкт горіння або окиснення, дає можливість проводити хімічні реакції, які в звичайних умовах можливі при значних енерговитратах або не протікають, або протікають дуже повільно. Мінімізація енерговитрат в процесах, що пропонуються, досягається з використанням каталізу в зоні розряду. Для створення низькотемпературної плазми запропоновано використання бар′єрного та об′ємного розрядів. Цей напрям отримав назву електронно-каталітичний метод. Використання цього методу в процесах горіння і окиснення дозволяє витрачати на процес інтенсифікації ендотермічних стадій значно меншу кількість енергії завдяки використанню енергії «повільних» електронна, на утворення яких впливає нерівноважна плазма. При горінні паливної суміші в предполумьяній зоні значно зменшується вміст води, на руйнування якої витрачалося велика кількість енергії. Замість неї утворюються радикали і іони, теплоємність яких значно менше теплоємності води і завжди має негативне значення. Енергія, яка витрачалася на руйнування, додається до сумарної енергії, що надають електрони і протони. Сумарний енергетичний внесок всіх утворюються при з'єднань, достатній, щоб ініціювати як процес горіння, так і окислення різних з'єднань. Для газової фази досягався додатковий енергетичний ефект в розмірі 12-15% від кількості енергії, що виділяється при звичайному згорянні палива.
Dissertation is devoted to the development of technologies for the intensification of endothermic stages of combustion and oxidation reactions on hydrocarbon gases and solid hydrocarbons based on the directional action of artificially created low-temperature plasmas with the ordered motion of "slow" electrons in the presence of a heterogeneous catalyst and determining the optimum conditions for carrying out these processes. A new direction has been developed in carrying out oxidation processes, which are based on the use of a low-temperature plasma with the ordered motion of "slow" electrons in the presence of a heterogeneous catalyst for the intensification of the endothermic stages of combustion and oxidation reactions on hydrocarbon gases and solid hydrocarbons. An artificially created low-temperature nonequilibrium plasma, with its short-term action on the object of combustion or oxidation, makes it possible to conduct a chemical reaction, which under normal conditions is possible at considerable energy costs, or proceed very slowly. Minimization of energy consumption in the proposed processes is achieved by using catalysis in the discharge zone. To create a low-temperature plasma, it is proposed to use a barrier and volume discharge. This direction was called the electron-catalytic method. The use of this method in combustion and oxidation processes allows a much smaller amount of energy to be expended on the process of intensification of endothermic stages due to the use of the energy of "slow" elecrons, the formation of which is affected by the nonequilibrium plasma. When the fuel mixture burns in the presumed zone, the water content significantly decreases, and a large amount of energy is consumed to destroy it. Instead, radicals and ions are formed, the heat capacity of which is much less than the heat capacity of water and always has a negative value. Energy, which was spent for destruction, is applied to the total energy that exerts electrons and protons. The total energy contribution of all compounds formed during the compounds is sufficient to initiate both the burning process and the oxidation of various compounds. For the gas phase, an additional energy effect was achieved in the amount of 12-15% of the amount of energy released during the usual combustion of fuel.
Диссертация посвящена вопросам разработки технологий интенсификация эндотермических стадий реакций горения і окисления углеводородные газы и твердые углеводороды, которые базируются на использовании направленного действия искусственно созданной низкотемпературной плазм с упорядоченным движением «медленных» электронов в присутствии гетерогенного катализатора и определении оптимальных условий проведения этих процессов. Разработано новое направление в проведении окислительных процессов, которые базируются на использовании низкотемпературной плазмы с упорядоченным движением «медленных» электронов в присутствии гетерогенного катализатора для интенсификация эндотермических стадий реакций горения і окисления на катализаторах углеводородные газы и твердые углеводороды,. Искусственно созданная низкотемпературная неравновесная плазма, при её кратковременном действии на объект горения или окисления, дает возможность проводить химическую реакцию, которые в обычных условиях возможны при значительных энергозатратах, или протекают очень медленно. Минимизация энергозатрат в предлагаемых процессах достигаются при использовании катализе в зоне разряда. Для создания низкотемпературной плазмы предложено использовать барьерный и объемный разряд. Это направление получило название электронно-каталитический метод (ЭКМ). Использования этого метода в процессах горения и окисления позволяет расходовать на процесс интенсификации эндотермических стадий значительно меньшее количество энергии благодаря использованию энергии «медленных» элекронов, на образование которых влияет неравновесная плазма. При горении топливной смеси в предполумьяний зоне значительно уменьшается содержание воды, на разрушение которой расходовалось большое количество энергии. Вместо нее образуются радикалы и ионы, теплоемкость которых значительно меньше теплоемкости воды и всегда имеет отрицательное значение. Энергия, которая тратилась на разрушение, прилагается к суммарной энергии, оказывающих электроны и протоны. Суммарный энергетический вклад всех образующихся при соединений, достаточный, чтобы инициировать как процесс горения, так и окисления различных соединений. Для газовой фазы достигался дополнительный энергетический эффект в размере 12-15% от количества энергии, выделяемую при обычном сгорании топлива. В условиях ЭКМ на химический процесс влияют факторы: упругое и неупругое соприкосновения электронов и частиц, Ионизация, колебательное возбуждение и диссоциация молекул, температурная неоднородность между газовым потоком и потоком низкотемпературной плазмы, резонанс частоты колебаний молекул и электрического разряда. Существенное влияние оказывают диссоциативное прилипания, которое протекает при соприкосновении электронный с молекулой с образованием промежуточного агента - отрицательно заряженного иона, который затем разлагается на фрагменты, один из которых имеет отрицательный заряд и электронное возбуждение. При использовании низкотемпературной плазмы перед зоной реакции возникают резонансные частоты колебаний, которые могут вступать в резонанс с молекулой и инициировать первичные стадии горения и окисления сырья. Для электрического барьерного разряда характерно ряд температурных неоднородностей. При наложении электрического разряда на пламя под действием электромагнитного поля и потока электронов происходит направленное движение положительных частиц, которые образуются в пламени. Под действием электронов количество этих ионов увеличивается. Действие этого направленного движения ионизированных частиц увеличивает скорость процесса горения, благодаря более интенсивному движению частиц и изменении поверхности контакта. Использование ЭКМ интенсификации процесса горения твердого топлива позволяет повысить выход летучих соединений, в составе которых содержатся вещества, теплоты сгорания которых значительно выше, чем теплота сгорания веществ, которые образовались при обычном термолизе. Кроме того, использование ЭКМ приводит к образованию летучих соединений при значительно меньших температурах, что позволяет использовать избыток теплоты, образовавшийся на целевые нужды. Были проведены исследования горения и окисления углеводородных газов, в результате которых установлено: - оптимальные условия проведения электронно-каталитической интенсификации первичных стадий процессов горения и окисления газообразного и твердого топлива. Достигнуты значительные повышения выделения тепла для различных видов топлива. - влияние состава катализаторов на процесс окисления и горения газообразного топлива. Для ЭКМ наиболее эффективны катализаторы, содержащие никель и хром. - влияние параметров напряжения и формы синусоиды тока на процесс горения газообразного топлива. Наибольший эффект достигается при увеличении напряжения разряда и нижней синусоиде тока. Исследован процесс неполного окисления метана с использованием ЭКМ с образованием формальдегида и метанола. Получены зависимости формальдегида при разных составах исходной смеси и температуре. Для процесса сжигания твердого топлива определено влияние напряжения на процесс выделения газообразных веществ при термолизии топлива. Полученные зависимости выделение тепла от напряжения при сжигании антрацита, древесины и пеллет. При использовании ЭКМ в процессах горения достигнуто уменьшение выбросов оксидов углерода (II) до 52% и оксидов азота до 80% при сжигании твердого топлива. Составлены и решены математические модели процессов горения углеводородных газов, угля и древесины, процесса неполного окисления метана и формальдегид. Были предложены методы электронно-каталитической интенсификации процесса горения газообразного топлива, угля и древесины; метод синтеза формальдегида при атмосферном давлении.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертації наведено результати досліджень, які спрямовані на розроблення теоретичних основ та технологічних засад одержання каталітично активних наночастинок Pd-Au на склографітовій основі за імпульсного режиму електролізу в середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено вплив умов електролізу в середовищі апротонних розчинників на вміст компонентів та морфологію наноструктурованого осаду, геометрію і розмір частинок Pd-Au. Показана ефективність імпульсного струму під час формування наноструктурованого Pd-Au. Показана можливість одержання Pd-Au гальванічним заміщенням. З'ясовано залежність геометрії та розміру частинок Pd-Au, вмісту компонентів і морфології Pd-Au осаду, одержаного гальванічним заміщенням на поверхню маґнію, від складу DMF розчину та температури. Досліджено каталітичну активність наноструктурованих Pd-Au/GC електродів, одержаних електрохімічним методом за імпульсного режиму електролізу в DMSO розчинах, у реакції анодного окиснення метанолу. Визначена залежність каталітичної активності Pd-Au/GC від вмісту компонентів у Pd-Au осаді та концентрації метанолу в розчині. Показана висока ефективність наноструктурованого Pd-Au/GC каталізатора і можливість його використання в прямих метанольних паливних елементах.
Dissertation for the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. In the dissertation the results of research aimed at developing the theoretical foundations and technological foundations of obtaining catalytically active nanoparticles Pd-Au on glassy carbon basis by pulsed electrolysis in the environment of aprotic organic solvents are presented. The influence of electrolysis conditions in the environment of aprotic solvents on the content of components and morphology of nanostructured sediment, size of the particles and geometry of the Pd-Au was established. The efficiency of current pulse during the formation of nanostructured Pd-Au was shown. The possibility of obtaining Pd-Au by galvanic replacement was shown. The dependence of geometry and size of the particles of Pd-Au, content components and morphology of Pd-Au deposit obtained by galvanic replacement in the magnesium surface from the composition of the DMF solution and temperature was found out. The catalytic activity of nanostructured Pd-Au/GC electrode obtained by electrochemical method in pulse mode of electrolysis in DMSO solutions, the reaction of anodic oxidation of methanol was researched. The dependence of the catalytic activity of Pd-Au/GC content from the components in the Pd-Au deposit and the concentration of methanol in the solution was defined. The high efficiency of nanostructured Pd-Au/GC catalyst and the possibility of its use in direct methanol fuel cells was shown.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертації наведено результати досліджень, які спрямовані на розроблення теоретичних основ та технологічних засад одержання каталітично активних наночастинок Pd-Au на склографітовій основі за імпульсного режиму електролізу в середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено вплив умов електролізу в середовищі апротонних розчинників на вміст компонентів та морфологію наноструктурованого осаду, геометрію і розмір частинок Pd-Au. Показана ефективність імпульсного струму під час формування наноструктурованого Pd-Au. Показана можливість одержання Pd-Au гальванічним заміщенням. З'ясовано залежність геометрії та розміру частинок Pd-Au, вмісту компонентів і морфології Pd-Au осаду, одержаного гальванічним заміщенням на поверхню маґнію, від складу DMF розчину та температури. Досліджено каталітичну активність наноструктурованих Pd-Au/GC електродів, одержаних електрохімічним методом за імпульсного режиму електролізу в DMSO розчинах, у реакції анодного окиснення метанолу. Визначена залежність каталітичної активності Pd-Au/GC від вмісту компонентів у Pd-Au осаді та концентрації метанолу в розчині. Показана висока ефективність наноструктурованого Pd-Au/GC каталізатора і можливість його використання в прямих метанольних паливних елементах.
Dissertation for the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. In the dissertation the results of research aimed at developing the theoretical foundations and technological foundations of obtaining catalytically active nanoparticles Pd-Au on glassy carbon basis by pulsed electrolysis in the environment of aprotic organic solvents are presented. The influence of electrolysis conditions in the environment of aprotic solvents on the content of components and morphology of nanostructured sediment, size of the particles and geometry of the Pd-Au was established. The efficiency of current pulse during the formation of nanostructured Pd-Au was shown. The possibility of obtaining Pd-Au by galvanic replacement was shown. The dependence of geometry and size of the particles of Pd-Au, content components and morphology of Pd-Au deposit obtained by galvanic replacement in the magnesium surface from the composition of the DMF solution and temperature was found out. The catalytic activity of nanostructured Pd-Au/GC electrode obtained by electrochemical method in pulse mode of electrolysis in DMSO solutions, the reaction of anodic oxidation of methanol was researched. The dependence of the catalytic activity of Pd-Au/GC content from the components in the Pd-Au deposit and the concentration of methanol in the solution was defined. The high efficiency of nanostructured Pd-Au/GC catalyst and the possibility of its use in direct methanol fuel cells was shown.