Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Study of acidic properties of alumina-molybdena catalysts impregnated with sulfuric acid

Szymon Latuszek

Abstract

Nowadays, chemical industry is based on heterogeneous catalysis. Heterogeneous catalysis is a kind of catalysis in which substrate is in a different phase than a catalyst. A catalyst is a substance, which increase the rate of a reaction and permit to lead the reaction in lower temperatures and pressures. Active sites are species present on the surface of catalyst which are responsible for decreasing activation energy required for the reaction to proceed. One can categorize active sites into acid-base and oxidation-reducing categories. The Al2O3/MoO3 catalyst is an example of a heterogeneous catalyst which due to presence of oxidation-reducing centers has a broad scope of applications, for example in selective oxidation processes. The aim of this thesis was to investigate the influence of sulfuric acid on acidic properties of Al2O3/MoO3 catalyst. To confirm that impregnation of Al2O3/MoO3 catalyst with sulfuric acid cause creating the new catalytic properties, test reactions were conducted with the presence of: Al2O3/MoO3/2%H2SO4, Al2O3/MoO3/4%H2SO4, Al2O3/MoO3/6%H2SO4 catalysts. The method of the test reactions allows to determine the acidic strength of catalysts. The base of this method is to carry out a series of reactions with substrates which acid strength (Ho min) needed for initiation of the transformation is known. If the test reaction has been initiated, it means that the acid strength of the catalyst is less or equal to the known minimum acid strength (Ho min, expressed in the Hammett function) required to begin the reaction. The reactions of: α-methylstyrene, styrene, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene, 4-phenyl-1-butene and cis-stilbene were used to determine acid strength. The test reaction method is also used to characterize the nature of active sites. For this purpose, the reactions of diacetone alcohol were performed in the presence of alumina-molybdena catalysts in which the increasing concentration of sulfuric acid. Based on the results of the test reactions, it was found that all impregnated catalysts had a minimum acidic strength ≤ -9 (Ho min). In addition, the reactions of diacetone alcohol confirmed that the impregnation with sulfuric acid causes the formation of new acidic sites and their concentration increased with the concentration of sulfuric acid.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Szymon Latuszek (FC) Szymon Latuszek,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Badanie właściwości kwasowych katalizatorów glinowo-molibdenowych poddanych działaniu kwasu siarkowego
Supervisor
Marek Marczewski (FC/CChT) Marek Marczewski,, Chair of Chemical Technology (FC/CChT)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair of Chemical Technology (FC/CChT)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
01-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Marek Marczewski (FC/CChT) Marek Marczewski,, Chair of Chemical Technology (FC/CChT)Faculty of Chemistry (FC) Gabriel Rokicki (FC/CPCT) Gabriel Rokicki,, Chair Of Polymer Chemistry And Technology (FC/CPCT)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
kwasowość, funkcja kwasowości Hammetta, kataliza heterogeniczna, reakcje testowe, moc kwasowa, katalizator, kwas siarkowy, tlenek glinu, tlenek molibdenu
Keywords in English
acidity, Hammett acidity function, heterogeneous catalysis, test reactions, acid strength, sulfuric acid, aluminium oxide, molybdenum oxide
Abstract in Polish
Dzisiejszy przemysł chemiczny opiera się w głównej mierze na katalizie heterogenicznej. Kataliza heterogeniczna jest to kataliza, w której substrat występuje w innej fazie niż katalizator. Katalizator jest to substancja, która przyspiesza reakcję oraz pozwala na prowadzenie jej w łagodniejszych warunkach. Na powierzchni katalizatora występują centra aktywne, które są odpowiedzialne za obniżanie energii aktywacji reakcji. Wyróżniamy centra kwasowo-zasadowe oraz utleniająco-redukujące. Przykładem katalizatora heterogenicznego jest katalizator glinowo – molibdenowy. Posiada on szerokie zastosowanie m.in. jako katalizator reakcji selektywnego utleniania. W niniejszej pracy poddano badaniom wpływ kwasu siarkowego na właściwości kwasowe układu katalitycznego Al2O3/MoO3. Aby potwierdzić czy w wyniku impregnacji katalizatora glinowo – molibdenowego kwasem siarkowym, pojawiły się nowe właściwości katalityczne układu, przeprowadzono szereg reakcji testowych z udziałem następujących katalizatorów: Al2O3/MoO3/2%H2SO4, Al2O3/MoO3/4%H2SO4, Al2O3/MoO3/6%H2SO4. Zastosowanie reakcji testowych jest metodą badania mocy kwasowej katalizatorów stałych. Polega na przeprowadzeniu reakcji z określonymi substratami, których minimalna moc kwasowa (Ho min) potrzebna do zajścia reakcji jest znana. Jeśli reakcja testowa została zainicjowana oznacza to, że moc kwasowa katalizatora obecnego w układzie jest niższa lub równa od znanej minimalnej mocy kwasowej (Ho min, wyrażonej w funkcji Hammetta) potrzebnej do zajścia reakcji. Reakcje: α-metylostyrenu, styrenu, 2,4-difenylo-4-metylo-1-pentenu, 4-fenylo-1-butenu oraz cis-stilbenu, miały na celu wyznaczenie mocy kwasowej katalizatorów. Dzięki reakcjom testowym można wyznaczyć również charakter centrów aktywnych. W tym celu przeprowadzono reakcje alkoholu diacetonowego z zastosowaniem katalizatorów o zwiększającym się stężeniu kwasu siarkowego. Na podstawie wyników przeprowadzonych reakcji stwierdzono, że wszystkie impregnowane katalizatory cechowały się minimalną mocą kwasową ≤ -9 Ho. Ponadto reakcje alkoholu diacetonowego potwierdziły, że impregnacja kwasem siarkowym powoduje powstanie nowych centrów kwasowych oraz, że wraz ze stężeniem użytego kwasu rośnie ich ilość na powierzchni katalizatora.
File
  • File: 1
    praca_inż-Latuszek_Szymon-278367.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 29980

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTcb7ca8b7c76144468660b7d092b96bf8/
URN
urn:pw-repo:WUTcb7ca8b7c76144468660b7d092b96bf8

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page