Silver catalyst surface changes in structure and chemical intercation in various oxygen-containing reactive atmospheres.
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3097667Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Formaldehyd kan produseres gjennom forskjellige ruter, med sølvprosessen som en av dem. Under denne prosessen produseres CO2, CO og H2 fra bireaksjoner. I tillegg gjennomgår overflatestrukturen til sølvkatalysatoren en alvorlig endring i løpet av prosessen. Basert på punktene nevnt ovenfor ble ideen om denne studien født. Målet med denne undersøkelsen er å bestemme og analysere effekten av forskjellige atmosfærer på overflatestrukturen til sølvkatalysatorer. Atmosfærene det er snakk om er Vanndamp, Syntesegass (syntesegass er en blanding av CO og H2), CO-vanndamp, Syngass-vanndamp og hydrogen-vanndamp blandet med oksygen og nitrogen. Eksperimentene er satt opp på følgende måte, sølvkatalysatoren med ringformet konfigurasjon ble varmet opp til 650 grader Celsius i den valgte atmosfæren og holdt i en bestemt periode. For å dokumentere overflateutviklingen i løpet av forsøksperioden ble skanneelektronmikroskopi (SEM) brukt. Energidispersiv røntgenspektroskopi ble også utført for å undersøke sammensetningen av sølvkatalysatoren. Resultatene har vist at hver atmosfære som ble undersøkt hadde en viss grad av interaksjon. Den største endringen ble observert i syngass-oksygen, syngass-vanndamp-oksygen og hydrogen-oksygen-vanndampprøver. I syngas-tilfellet ble det observert store hull og små trinnlignende formasjoner. I tillegg økte aktivitetstrenden til reaksjonen og stabiliserte seg ved ~70 %, i tilfelle av både CO-omdannelsesaktivitet og hydrogenomdannelsesaktivitet. Hydrogen-vanndamp-oksygenprøven viser platålignende formasjoner på overflaten samt avsetning av svart materiale. Aktivitetstrenden var i utgangspunktet lavere enn Syngas-eksperimenter, men steg deretter og stabiliserte seg rundt 45 %. Syngas-vanndamp-oksygen prøveoverflate hadde likhet med tradisjonell MTF overflateendring. Mens hydrogenkonvertering så ut som den katalytiske H2-O2-vanndamptrenden, falt CO-konverteringen etter den første økningen raskt til 4 % aktivitet. Vanndamp-oksygen og CO-oksygen-vanndamp hadde en mindre grad på overflaten sammenlignet med de andre prøvene. I vanndamp-oksygenprøven ble det trekantede mønsteret som vises på overflaten observert. CO-oksygen-vanndamp viste også et trekantet mønster på overflaten, men også hvite flekker oppstod på overflaten. På samme måte som CO-omdannelsen er syngass-O2-vanndamp etter første stigning, og omdannelsen falt raskt til 1 % nivå. Formaldehyde can be produced through different routes, with the silver process being one of them. During this process, CO2, CO and H2 are being produced from side reactions. Additionally, the surface structure of the silver catalyst is going through a severe change during the process. Based on the points mentioned above the idea of this study was born. The goal of this investigation is to determine and analyse the effect of different atmospheres on the surface structure of silver catalysts. The atmospheres in question are Water vapour, syngas (synthesis gas is a mixture of CO and H2), CO-water vapour, syngas-water vapour and hydrogen-water vapour mixed with oxygen and nitrogen. The experiments have been set up in the following manner, the silver catalyst of annular configuration was heated up to 650 degrees Celsius in the chosen atmosphere and kept for a specific period. To document the surface evolution during the experimental period Scanning electron microscopy (SEM) was employed. Also, to examine the composition of the silver catalyst Energy dispersive x-ray spectroscopy was performed. The results have shown that each atmosphere investigated had some degree of interaction. The greatest change was observed in syngas-oxygen, syngas-water vapour-oxygen and hydrogen-oxygen-water vapour samples. In the syngas case, big holes and small stepped-like formations were observed. In addition, the activity trend of the reaction was increasing and stabilised at ~70%, in the case of both CO conversion activity and hydrogen conversion activity. The hydrogen-water vapour-oxygen sample exhibit plateau-like formations on the surface as well as deposition of black material. The activity trend was initially lower than Syngas experiments but then rose and stabilize around 45%. Syngas -water vapour-oxygen sample surface had similarity to traditional MTF surface change. While hydrogen conversion looked similar to the H2-O2-water vapour catalytic trend, the CO conversion after the initial rise quickly dropped to 4% activity. The water vapour-oxygen and CO-oxygen-water vapour had a lesser degree on the surface compared to the other samples. In the water vapour-oxygen sample, the triangular pattern appearing on the surface was observed. CO-oxygen-water vapour also showed a triangular pattern on the surface, but also white spots appeared on the surface. Similarly, the CO conversion is syngas-O2-water vapour after the initial rise the conversion quickly dropped to 1% level.