Preparation of Co/SiO₂ fiber catalysts by electrospinning for CO hydrogenation

• Main Author: Suwadee Promduang (Author)
• Other Authors: Prasert Reubroycharoen (Contributor), Chulalongkorn University. Faculty of Science (Contributor)
• Format: Book
• Published: Chulalongkorn University, 2014-01-28T06:53:16Z.
• Subjects: Thesis
• Online Access: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/38370
• Other title: การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์บนเส้นใยซิลิกาโดยอิเล็กโทรสปินนิงสำหรับไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนมอนอกไซด์
• Notes: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/38370
• Keywords: Cobalt catalysts; Silica; Electrospinning; Carbon monoxide; Hydrogenation; ตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์; ซิลิกา; การปั่นด้ายด้วยไฟฟ้าสถิต; คาร์บอนมอนอกไซด์; ไฮโดรจีเนชัน

Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2010

To prepare cobalt/silica fiber catalysts via electrospinning technique for CO hydrogenation. The optimum condition for fiber electrospinning was needle size of 0.4 mm, PVP content of 70wt%, voltage of 20 kV and the tip to collector distance of 15 cm. At the optimum condition, the diameter of the fiber was smallest at diameter of 448 nm, analyzed by SEM technique. The cobalt/silica fiber catalyst was prepared by impregnation method using cobalt acetate as a source of cobalt at various loading percentages (5, 10, 15 and 20wt% of metal loading). The cobalt/silica fiber catalysts were characterized by SEM/EDS, BET, TEM, XRD, TPR, and activity test for comparing to the conventional porous catalyst, cobalt/silica porous catalyst. The catalyst activity tests on CO hydrogenation over the fiber and porous catalysts were studied by following effects, support, reaction temperature, and cobalt contents. The operated temperature in CO hydrogenation was at 300℃, with %CO conversion of 19.75 and % methane selectivity of 88.35, higher than that of porous catalyst. And, the selectivity of carbon dioxide was lower than the porous catalyst, indicated the fiber catalysts was demoted the water gas shift reaction by decreasing the water absorbed on the fiber catalyst surface. The results on the effect of cobalt loading showed that 10%Co/SiO₂ fiber catalyst was the best catalyst for CO hydrogenation in this study.

เตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์บนเส้นใยซิลิกา สำหรับไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนมอนอกไซด์ ภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมเส้นใยซิลิกาคือ ขนาดหัวเข็มเท่ากับ 0.4 มิลลิเมตร ความเข้มข้นของพอลิเมอร์ที่ใส่ลงไปเท่ากับ 70% ของน้ำหนักพอลิเมอร์ ความต่างศักย์ 20 กิโลโวลต์ และระยะทางระหว่างปลายเข็มถึงฉากรับ เท่ากับ 15 เซนติเมตร ซึ่งขนาดของเส้นใยที่ได้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเท่ากับ 448 นาโนเมตร สามารถวิเคราะห์ด้วยเทคนิค SEM ตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์บนเส้นใยซิลิกา สามารถเตรียมด้วยวิธีการเคลือบสารละลายโคบอลต์แอซีเตท ที่มีความเข้มข้นของโลหะแตกต่างกันคือ ร้อยละ 5, 10, 15 และ 20 ของน้ำหนักโลหะ แล้วนำไปอบและเผาที่อุณหภูมิ 600℃ ในเวลา 2 ชั่วโมง นำตัวเร่งปฏิกิริยาไปพิสูจน์เอกลักษณ์ด้วยเทคนิค SEM, EDS, TEM, XRD and TPR พร้อมทั้งเปรียบเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบรูพรุน ตัวเร่งปฏิกิริยานำไปทดสอบการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนมอนอกไซด์ โดยศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อปฏิกิริยา ได้แก่ ตัวรองรับ อุณหภูมิในการเกิดปฏิกิริยา และปริมาณ โลหะโคบอลต์ ผลการทดสอบพบว่า ที่อุณหภูมิในการเกิดปฏิกิริยาที่ 300℃ ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเส้นใยจะให้ค่าการเปลี่ยนคาร์บอนมอนนอกไซด์เท่ากับ 19.75% ตัวเร่ง และค่าการเลือกเกิดมีเทนเท่ากับ 88.39% ซึ่งสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแบบรูพรุน แต่ค่าการเลือกเกิดคาร์บอนไดออกไซด์จะต่ำกว่า เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเส้นใยดูดซับน้ำบนพื้นผิวได้ น้อย ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเส้นใยเกิดปฏิกิริยาวอร์เตอร์ก๊าซชิฟลดลง ผลของปริมาณ โคบอลต์ที่เคลือบลงบนเส้นใยซิลิกา พบว่าตัวเร่าปฏิกิริยาที่มีปริมาณโคบอลต์ 10% เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีที่สุดสำหรับปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนมอนอกไซด์