Właściwości katalityczne węgli aktywnych modyfikowanych w warunkach utleniających lub redukujących

Abstract

Procesy katalityczne stanowią rdzeń przemysłu chemicznego. W większości bazują one na wykorzystaniu katalizatorów nieorganicznych, których użycie niejednokrotnie wiąże się z różnymi problemami. Węgle aktywne ze względu na ich liczne zalety wydają się być ciekawą alternatywą w stosunku do katalizatorów nieorganicznych. Zasadniczym celem niniejszej pracy było otrzymanie nowych, modyfikowanych w warunkach utleniających lub redukujących węgli aktywnych oraz zbadanie ich właściwości katalitycznych w reakcjach modelowych oraz wybranych procesach technologicznych. Otrzymane katalizatory zostały poddane również badaniom, takim jak: analiza elementarna, pomiary tekstury powierzchni, TPD oraz FT-IR.W pracy wykazano, że modyfikacja uzyskanych węgli aktywnych poprzez utlenianie czynnikami w fazie ciekłej lub gazowej doprowadziła do zwiększenia zawartości tlenu oraz kwasowości powierzchni, natomiast działanie NH3, H2 czy obróbka termiczna przyczyniły się do usunięcia ugrupowań tlenowych oraz wzrostu zasadowości węgla. Stwierdzono, iż węgle utlenianie wykazują znaczną aktywność katalityczną w reakcji estryfikacji kwasu octowego etanolem, przy czym wydajność produktu wzrasta wraz ze wzrostem koncentracji miejsc kwasowych oraz czasem prowadzenia procesu. Wykazano ponadto znaczący wpływ rodzaju zastosowanego czynnika modyfikującego na właściwości katalityczne węgli aktywnych w reakcji utleniania cykloheksenu. Otrzymane katalizatory okazały się nieaktywne w procesie syntezy eterów mieszanych. Catalytic processes make the core of chemical industry. Hitherto they have been mostly based on inorganic catalysts whose application is often related to problems. An interesting alternative seems to be the use of activated carbons endowed with a number of desirable properties.The main aim of the paper was to prepare new activated carbons modified in the oxidising or reducing conditions and to test their catalytic performance in model reactions and in selected technological processes. The activated carbon based catalysts were also characterised by elemental analysis, surface texture measurements, TPD and FT-IR.The results proved that modification of the activated carbons by oxidation with agents in the liquid or gas phase led to increased content of oxygen and surface acidity, while the exposition to NH3, H2 or thermal treatment led to removal of oxygen groups and increased basic character of the catalyst. The oxidised carbon was found to show a significant catalytic activity in esterification of acetic acid with ethanol, with the yield increasing with increasing concentration of acidic sites and the time of the process. A significant influence of the type of modifying agent on the catalytic properties of activated carbon in cyclohexene oxidation was evidenced. The catalyst obtained proved inactive in synthesis of mixed ethers.