تهیه و شناسایی گرافن اکسید تهیه‌شده به روش هامرز پیشرفته و بررسی عملکرد آن به‌عنوان پایه کاتالیست در واکنش گوگردزدایی هیدروژنی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مهندسی شیمی، مرکز فناوری‌های نانو، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

2 استادیار مهندسی شیمی، پژوهشکده کاتالیست، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

3 استادیار مهندسی شیمی، پژوهشکده توسعه فناوری‌های پالایش، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

4 مربی مهندسی شیمی، پژوهشکده توسعه فناوری‌های پالایش، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، با به‌کارگیری روش‌های هامرز پیشرفته و هامرز گرافن اکسید تهیه و نمونه‌های به‌دست آمده با روش‌های پراش پرتوایکس، طیف‌سنجی نشری پلاسمای جفت شده القایی، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، واجذب برنامه‌ریزی شده دمایی و BET شناسایی شدند. نتایج نشان می‌دهد که در روش هامرز پیشرفته، سطوح کربنی بیشتر اکسیدشده و دارای گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار بیشتری هستند. گرافن اکسید تهیه‌شده به‌روش پیشرفته دارای تعداد لایه‌های کمتری است. همچنین، با توجه به حذف سدیم نیترات به‌عنوان یکی از اکسنده‌های اصلی در روش هامرز، تولید گازهای سمی در روش پیشرفته حذف می‌شود. همچنین، ساختارهای تهیه‌شده به‌عنوان پایه کاتالیست در واکنش گوگردزدایی هیدروژنی نفتا مورد بررسی قرار گرفت. فاز فعال فلزی شامل فلزهای کبالت و مولیبدن  با نسبت وزنیCo/Mo برابر با 1 (Co) به 4 (Mo) و مقدار کل فلزها برابر با 10% وزنی کاتالیست، با روش تلقیح روی هر دو پایه گرافن اکسید بارگذاری شد. درنهایت، عملکرد کاتالیست‌های تهیه‌شده در واکنش گوگردزدایی هیدروژنی نفتا بررسی شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of synthesized grapheme oxide with hummers method and its application as Hydrodesulphurization reaction catalyst support

چکیده [English]

In this study, the advanced Hummers method )AGO( and Hummers method )HGO( were investigated, and synthesized grapheme oxides were analyzed by XRD, BET, NH3-TPD, and FTIR techniques. Analysis results showed that in the advanced Hummers method surface of carbon layers was oxidized more than Hummers method, and had more oxygenated functional groups. Experimental results indicated that synthesized graphene oxides with AGO process had less carbon layers. Also, in the absence of sodium nitrite, which is one of the main oxidants of Hummers method, production of toxic gases were eliminated in advanced method. Moreover, synthesized structures were investigated as catalyst supports in Naphtha hydro desulphurization reaction. In this venue, the synthesized compounds were impregnated by cobalt and molybdenum active phases. Moreover, the total metal loading and Co/Mo weight ratio of prepared compounds were adjusted to their industrial nominal values of 10% and 1/4, respectively

کلیدواژه‌ها [English]

  • Graphene oxide
  • catalyst
  • Methanol Conversion
  • Hydrogen
  • Naphtha
[1] Geim, A.K; Novoselov, K.S.; Nature Materials 6 ,183-191, 2007.
[2] Bolotin K.I.; Sikes, K.J.; Jiang, Z.; Klima, M.; Fudenberg, G.; Hone, J.; Kim, P.; Stormer, H.L.; Solid State Communication 146, 351-355, 2008.
[3] Stankovich, S.; Dikin, D.A.; Dommett, G.H.B.; Kohlhaas, K.M.; Zimney, E.J.; Stach, E.A.; Piner, R.D.; Nguyen, S.T.; Ruof, R.S.; Nature 442, 282-286, 2006.
[4] Watcharotone, S.; Dikin, D.A.; Stankovich, S.; Piner, R.; Jung, I.; Dommett, G.H.B.; Evmenenko, G.; Wu, S. E.; Chen, S.F.; Liu, C.P.; Nguyen, S.T.; Ruoff, R.S.; Nano Letters 7, 1888-1892, 2007.
[5] Dikin, D.A.; Stankovich, S.; Zimney, E.J.; Piner, R.D.; Dommett, G.H.B.; Evmenenko, G.; Nguyen, S.T.; Ruoff, R.S.; Nature 448, 457-460, 2007.
[6] Allen, M.J.; Tung, V.C.; Kaner, R.B.; Chemical Review 110,1 32-145, 2009.
[7] Rao, C.N.R.; Sood, A.K.; Subrahmanyam, K.S.; Govindaraj, A.; Angewandte Chemie 48, 7752-7777, 2009.
[8] Soldano, C.; Mahmood, A.; Dujardin, E.; Carbon 48, 2127-2150, 2010. 
[9] Rao, C.N.R.; Sood, A.K.; Voggu, R.; Subrahmanyam, K.S.; Journal of Physical.Chemical Letter 1, 572-580, 2010. 
[10] Dreyer, D.R.; Park, S.; Bielawski, C.W.; Ruoff, R.S.; Chemical Society Review 39, 228-240, 2010.
[11] Hummers, W.S.; Offeman, R.E.; Chemical Society Review 80, 1339-1339, 1958. 
[12] Marcano, D.C.; Kosynkin, D.V. ; Berlin, J.M.; Sinitskii, A.; Sun, Z.; Slesarev, A.; Alemany L.B.; Lu, W.; Tour, J.M.; ACS Nano 4, 4806-4814, 2010.
[13] Du, Q.; Zheng, M.; Zhang, L.; Wang, Y.; Chen, J.; Xue, L.; Dai, W.; Ji, G.; Cao, Journal of Electrochimica Acta 55, 3897-3903, 2010. 
[14] Cullity, B.D.; Stock, S.R.; “Elements of X-ray Diffraction”, Addison-Wesley, USA, 1978.
[15] Ferrari, A.C.; Meyer, J.C.; Scardaci, V.; Casiraghi, C.; Lazzeri, M.; Mauri, F.; Piscanec, S.; Jiang, D.; Novoselov, K.S.; Roth, S.; Geim, A.K.; Physical Review Letter 97, 1874-1901, 2006.
[16] Kaniyoor, A; Baby, T.T; Ramaprabhu, S.; Journal  of Material Chemistry 20, 8467-8469, 2010.
[17] Hajjar, Z.; Kazemeini, M.; Rashidi, A.; Bazmi M.; Catalysis Letters 145, 1660-1672, 2015.
[18] Hajjar, Z.; Kazemeini, M.; Rashidi, A.; Bazmi, M.; Fuel 165, 468-476, 2016.
[19] Hajjar, Z.; Kazemeini, M.; Rashidi, A.; Tayyebi, Sh.; Phosphorus, Sulfur & Silicon 191, 1256-1261, 2016.
[20] Hajjar, Z.; Kazemeini, M.; Rashidi, A.; Soltanali, S.; Bahadoran, F.; Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 123, 144-151, 2017.
[21] Hajjar, Z.; Kazemeini, M.; Rashidi A.; Soltanali, S.; Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 78, 566-575, 2017.