پایان نامه : پارامترهای موثر بر ساخت نانو کاتالیست Al2O3

هفت

فهرست مطالب

نه

فهرست جدولها

یازده

فهرست شکلها

چکیده……………………………………………………………………………………………

مروری بر منابع…………………………………………………………….

فصل اول ۳

مقدمه…………………………………………………………………………………………………..

معرفی سیستم پیشرانش…………………………………………………….

۱-۱- ۶

انواع تکپیشرانه………………………………………………………………

۲-۱- ۸

مکانیسم تجزیه تکپیشرانه هیدرازین……………….

۱-۲-۱ – ۹

مقدمات عمومی کاتالیستها………………………………………………………

۳-۱- ۱۰

خواص کاتالیستها………………………………………………………………..

۴-۱- ۱۰

ساخت کاتالیزورهای صنعتی……………………………………………………

۵-۱- ۱۱

فاکتورهای انتخاب پایه کاتالیزور…………………………………………………………………….

۶-۱- ۱۶

دستهبندی سیستمهای کاتالیزوری…………………………………………………………………….

۷-۱- ۱۶

طبیعت کاتالیستهای ناهمگن………………………………………………………………………

۱-۷-۱- ۱۹

پارامترهای طراحی بستر کاتالیست………………………………………………………………..

۸-۱- ۲۰

فعالیت کاتالیست تجزیه هیدرازین…………………………………………………………….

۹-۱- ۲۲

شناسایی روشهای ساخت کاتالیستIr/γ-Al2O3 ………………………………………..

۱۰-۱- ۳۰

تحلیل روشها……………………………………………………………………………

۱۱-۱- ۳۳

مناسبترین روش ساخت کاتالیستIr/γ-Al2O3……………………………………………..

۱۲-۱- ۳۷

کاتالیستهای دو فلزی………………………………. …………………………….

۱۳-۱- ۳۸

ساخت کاتالیستهای نیکل بر پایه آلومینا…………………………………………………………..

۱-۱۳-۱- ۳۹

سیستم تست کاتالیست……………………………………………………………………..

۱۴-۱- ۴۲

روش تحقیق………………………………………………………………………….

فصل دوم ۴۳

مواد مورد استفاده………………………………………………………………………

۱-۲- ۴۷

تجهیزات مورد استفاده……………………………………………

۲-۲- ۵۱

آنالیزهای انجام شده………………………………………………………………..

۳-۲- ۵۵

روش انجام آزمایشات………………………………………………………..

۴-۲- ۵۶

ساخت کاتالیست…………………………………………………………………………….

۱-۴-۲- ۵۸

روش تست کاتالیست………………………………………

۲-۴-۲- ۵۹

نتایج و بحث………………………………………………………….

فصل سوم

۶۰	تعیین درصد ایریدیوم……………………………. …………………………………………………………………………………………….	۱-۳-
۶۲	تعیین PH………………………………………………………………………………………………………………………………………………	۲-۳-
۶۲	ساخت کاتالیست……………………………………………………………………………………………………………………………………	۳-۳-
۶۶	بررسی پارامترهای موثر برساخت کاتالیست…………………………………………………………………………………………	۴-۳-
۶۶	نتایج حاصل از آنالیز XRD…………………………………………………………………………………………………………………..	۵-۳-
۷۴	اندازه کریستالها در آنالیز XRD………………………………………………………………………………………………………….	۶-۳-
۷۹	نتایج حاصل از آنالیزBET……………………………………………………………………………………………………………………..	۷-۳-
۷۹	نتایج حاصل از آنالیزSEM…………………………………………………………………………………………………………………….	۸-۳-
۸۲	نتایج حاصل از آنالیزEDS……………………………………………………………………………………………………………………..	۹-۳-
۸۳	نتایج حاصل از آنالیزTPR……………………………………………………………………………………………………………………..	۱۰-۳-
۸۴	نتایج حاصل از آنالیزTEM…………………………………………………………………………………………………………………….	۱۱-۳-
۸۵	نتایج حاصل از انجام تستهای راکتوری………………………………………………………………………………………………	۱۲-۳-
۸۵	شرایط عملیاتی هنگام تست راکتوری…………………………………………………………………………………………………..	۱-۱۲-۳-
۸۶	نتایج حاصل از انجام تست راکتوری و آنالیزUV…………………………………………………………………………………..	۲-۱۲-۳-
۹۶	نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………
۹۶	نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………….
۹۷	پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………………………..
۹۹		منابع
۱۰۲		پیوستها
۱۰۳	پیشرفت کاتالیستی تجزیه خودبخودی هیدرازین در کشورهای مختلف……………………………………………..	پیوستالف
۱۰۶	پیشرفت کاتالیستی تجزیه غیرخودبخودی هیدرازین در کشورهای مختلف……………………………………….	پیوست ب
۱۰۷	نکات ایمنی مربوط به نمک هگزا کلرو ایریدیک اسید………………………………………………………………………….	پیوست ج
۱۰۸	نکات ایمنی مربوط به هیدرازین……………………………………………………………………………………………………………	پیوست د
۱۰۸	نمودار کالیبراسیون………………………………………………………………………………………………………………………………..	پیوست ه
۱۱۰	آنالیز BET ……………………………………………………………………………………………………………………………………………	پیوست و

چکیده
در این تحقیق نانو کاتالیستهای Ir/γ-Al2O3 و Ir-Ni/γ-Al2O3 سنتز شدند و در تجزیهی هیدرازین مورد بررسی قرار گرفتند. روشهای مختلف سنتز مورد بررسی قرار گرفت و روش تلقیح به دلیل هزینه و تعداد مراحل کمتر و قطر ذرات تولیدی مناسب به نسبت سایر روشهای مورد بررسی، انتخاب شد. کاتالیستهای ایریدیوم بر پایه آلومینا با بهره گرفتن از حل کردن اسید هگزاکلروایریدیک به عنوان پیشمادهی فاز فلزی فعال در آب دیونیزه و اسید کلریدریک آماده شد. قبل از اولین تلقیح، پایه در آون در دمای oC۱۲۰ به مدت ۱۶ ساعت خشک شد. بعد از هر تلقیح، نیز دانهها در آونی با دمای oC۱۲۰ قرار گرفتند. سپس در کوره با دمایی oC۳۸۰ و ۵۰۰ کلسینه شدند. بر روی کاتالیستهای سنتز شده، آنالیزهای SEM، TEM، XRD و TPR انجام گرفت. تستهای راکتوری برای واکنش تجزیه هیدرازین در دو دمای عملیاتی oC۱۰۰ و ۴۰ با میزان حدود ۰/۲ گرم کاتالیست انجام شد. نتایج نشان داد که کاتالیست ۲۰ درصد وزنی ایریدیوم بر پایه آلومینا بالاترین راندمان در تجزیه آمونیاک را دارد. لازم به ذکر است که این تفاوت در راندمان واکنش تجزیه آمونیاک، با دو کاتالیست ۱۰ و ۳۰ درصد وزنی ایریدیوم بر پایه آلومینا مقداری ناچیز است.
مقدمه
کاتالیستها که برخی صنایع دنیا بر پایه آنها استوارند، تولید بسیاری از محصولات را در طی فرایندهای شیمیایی تسهیل می کنند. کاتالیستها به علت خواص سطحی ویژه و با تعویض مسیر واکنش شیمیایی بر روی سرعت واکنش تاثیر می گذارند. با ورود فناوری نانو به صنعت تولید کاتالیستها، نانو کاتالیستها نمود بیش تری پیدا کردند. این کاتالیستها در اکثر موارد، خواص چشمگیری از خود نشان داده اند و پارهای از آنها به فرایندهای صنعتی راه یافتهاند.
برخی از کاتالیستهای مورد استفاده شامل کریستالهای فلزی قرار گرفته روی پایهای با مساحت سطح بالا میباشند. این کاتالیستها توسط تلقیح[1]پایه با محلولی از ترکیبات فلزی میتوانند تولید شوند. در طول تلقیح و خشک کردن متوالی، نمونههای فلزی روی پایه قرار میگیرند]۱[. (البته باید توجه داشت که روشهای متفاوتی برای ساخت کاتالیست وجود دارد که یکی از این روشها، تلقیح میباشد).
استفاده از کاتالیستها در زمینه پیشرانش قبل از جنگ جهانی دوم در آلمان با تجزیهی کاتالیستی H2O2 (۸۰% وزنی) از طریق تزریق نمکهای پرمنگنات آغاز شد( مثلا: واحدهای کمک برخاست برای هواپیمای He – 176، V1 catapult، (V2 turbopump. همچنین هیدروژن پراکساید به همراه نفت دیزل[3] برای اژدر و پیشران زیردریایی به کار گرفته شد. بعد از جنگ جهانی دوم، در برنامهی راکت UK Black Knight ، نفت سفید[4] با H2O2 و بستر کاتالیستی تورسیمی نقرهای به کار گرفته شد (پیشرانهی دو جزئی). شروع برنامه های فضایی به جایگزینی H2O2 با هیدرازین پایدارتر که می تواند به تنهایی به عنوان تکپیشرانه[6] استفاده شود، منجر شد؛ به منظور کنترل موقعیت (مدار) و طرز قرارگیری ماهوارههای پرتاب شده ازموتورهای خیلی ساده کوچک استفاده گردید. این موتورها تراستر نامیده شدند. امروزه نیز برای تأمین انرژی مورد نیاز تراست از تجزیه کاتالیستی تکپیشرانههایی مانند هیدرازین استفاده می شود[۲].
استفاده از تکپیشرانه هیدرازین در سیستمهای پیشرانهی ماهوارهها، افقهای فکری جدیدی را در دانش بشری باز کرده است، که مستقیما مسایلی همچون اکتشاف منابع طبیعی در فضای میان سیارهای و روی زمین، پیش بینی آب و هوا، ارتباطات تلویزیونی و رادیویی و ناوبری دریانوردی را تحت تاثیر قرار میدهد[۳]. اهمیت این مساله سبب شد که مطالعه ای پیرامون این موضوع تحت عنوان معرفی روش های ساخت، آنالیز، تعیین مشخصه و به کارگیری نانو کاتالیست Ir/ – Al2O3 برای تجزیهی هیدرازین، صورت گیرد. نتایج حاصل از مطالعات و تحقیقاتی که در این زمینه شده است در فصل اول آورده شده است. علاوه بر آن در فصل اول مقدمات عمومی کاتالیستها مانند خواص و ترکیبات لازم برای ساخت آنها، پارامترهای انتخاب پایه، مزایای استفاده از کاتالیستهای پایهدار، تهیه کاتالیزورهای فلزی روی پایه، خصوصیات گاما-آلومینا، دستهبندی سیستمهای کاتالیزوری، روشهای تهیه کاتالیزورهای ناهمگن، پارامترهای موثر بر روش ساخت کاتالیست مزبور، مقدمهای کلی بر انواع تراسترها و مکانیزم تراستر گرم، معرفی تکپیشرانههای به کار رفته در این زمینه، مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل دوم لیست مواد و تجهیزات آزمایشگاهی، روش انجام آزمایشات مربوطه، سیستم تست کاتالیست و روش آنالیز محصولات خروجی از راکتور بیان شده است. در فصل سوم نتایج و تحلیل آنها آورده شده است. در فصل چهارم نتیجه گیری کلی و پیشنهاداتی برای تحقیقات بعدی بیان گردیده است.
۱-۱-معرفی سیستمهای پیشرانش
پس از پرتاب ماهواره و قرار دادن آن در یک مدار معین، سیستم ویژهای برای تصحیح و کنترل مدار مربوطه احتیاج میباشد. برای این منظور از سه نوع سیستم پیشرانش استفاده می شود: سیستمهای گاز سرد، داغ و گرم. سیستمهای گاز سرد از یک گاز خنثی استفاده می کنند. این سیستمها سادهترین نوع سیستم پیشرانش هستند و شامل یک موتور میباشند و بنا بر کاربردشان ممکن است به صورت چندگانه نیز ساخته شوند. در سیستم پیشرانش گاز سرد، ضخامت و به تبع آن وزن بالای مخزن ذخیره، استفاده از آن را محدود کرده است. به علاوه به دلیل اینکه فشار تانک ذخیره عموما کاهشی است( مثل خروج گاز از یک بالن) در نتیجه به مرور زمان بازدهی آن کاهش مییابد. این سیستم برای کنترل مدار ماهوارهها استفاده می شود. امروزه از این سیستمها وقتی به ایمپالس و یا سطح تراست پایین احتیاج است و جایی که به کارگیری پیشرانههای شیمیایی دیگر به دلیل مسائل ایمنی دارای مشکلات خاصی است، استفاده می شود. سیستمهای پیشرانش گاز داغ، از اندازه بزرگتری نسبت به دیگر سیستمهای کنترل مدار برخوردار هستند و برای ماهوارههای بزرگ استفاده میشوند. در واقع سیستمهای پیشرانش گاز داغ، دو پیشرانهای اند. بدلیل ایمپالس تولیدی بالاتر نسبت به سیستم پیشرانش گاز گرم، عموما وقتی به نیروی تراست بالاتر احتیاج باشد از آنها استفاده می شود. سیستمهای پیشرانش گاز گرم به سیستمهای تک پیشرانه معروف هستند. دو نوع سیستم پیشرانش گاز گرم، کاتالیستی

موضوعات: بدون موضوع لینک ثابت

فرم در حال بارگذاری ...

فید نظر برای این مطلب