PROPANIN OKSİDATİF DEHİDROJENASYONU İÇİN DOĞRUDAN SENTEZ VE EMDİRME YÖNTEMLERİYLE HAZIRLANMIŞ MCF DESTEKLİ V-Mo-Nb KATALİZÖRLERİ

Öz

Propanın oksidatif dehidrojenasyonu (PODH) ile propilen eldesi için MCF (“Mesocellular Silica Foams”) destekli vanadyum (V), molibden (Mo) ve niyobyum (Nb) içeren katalizörler doğrudan hidrotermal (V-Mo-Nb-MCF) ve emdirme (V-Mo-Nb@MCF) yöntemleri ile hazırlanmıştır. Ayrıca, farklı oranlarda vanadyum (V/Si mol oranı: 0,031, 0,062, 0,124) içeren MCF destekli V-MCF katalizörleri doğrudan hidrotermal yöntem ile hazırlanarak PODH reaksiyonunda test edilmiştir. Hidrotermal yöntem ile hazırlanan V-MCF ve V-Mo-Nb-MCF katalizörlerinin X-ışını kırınım desenlerinde, V, Mo ve Nb metallerine ait pik gözlenmemiştir. Emdirme yöntemi ile hazırlanan V-Mo-Nb@MCF katalizörünün XRD desenlerinde MoO3 yapısına ait pikler gözlenmektedir. Hidrotermal yöntem ile hazırlanan katalizörlerin yüzey alanı değerleri (664-996 m2/g) emdirme yöntemi ile hazırlanan katalizörlerin yüzey alanı değerlerinden (270 m2/g) yüksek bulunmuştur. Sabit yatak reaktör sisteminde yürütülen PODH reaksiyonu katalitik test çalışmalarında (550oC; O2/C3H8/He:3/6/21) V ile beraber Mo-Nb metallerinin kullanılmasının emdirme yöntemi ile hazırlanan V-Mo-Nb@MCF katalizöründe propan dönüşümünü arttırdığı (%12), propilen seçiciliğini azalttığı gözlenmiştir. Ayrıca, hidrotermal sentez yöntemi ile hazırlanan V-Mo-Nb-MCF katalizörünün propan dönüşümünün düşük ancak, oldukça yüksek (%81) propilen seçiciliği olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Propanın Oksidatif Dehidrojenasyonu, MCF, Vanadyum, Molibden, Niyobyum

Kaynakça

1. İnternet: Pektim Petrokimya Holding A.Ş. “2006 Faaliyet raporu” http://www.petkim.com.tr/Petkim/pdf/yillik_rapor/PETKIMYILLIKRAPOR2006.pf, 2006.
2. Mark, H.F., Othmer, D.F., Overberger, C.G. ve Seaborg, G.T., “Encyclopedia of Chemical Technology 3rd ed.”,John Wiley and Sons Inc., New York, 228-246, 1982.
3. Devlet Planlama Teşkilatı, “Sekizinci beş yıllık kalkınma planı petrokimya sanayi özel ihtisas komisyonu raporu’’, DPT: 2563. ÖİK: 579, Ankara, 98-124, 2001.
4. Bottino, A., Capannelli, G., Comite, A., Storace, S. ve Felice, R.D., “Kinetic investigations on the oxidehydrogenation of propane over vanadium supported on γ-Al2O3”, Chemical Engineering Journal, 94, 11-18, 2003.
5. Centi,G., Cavani, F., ve Trifiro, F.Ser., “Selective oxidation by heterogenous catalysis”, In Fundamental and Applies Catalysis; Kluver Academic/Plenum Publishers, New York,135, 2000.
6. Zhang,X., Yue, Yinghong, Y. ve Gao, Zi., “Chromium oxide supported on mesoporous SBA-15 as propane dehydrogenation and oxidative dehydrogenation catalysts”, Catalysis Letters, 83, 19-25, 2002.
7. Viparelli,P., Ciambelli, P., Lisi, L., Ruoppolo, G., Russo, G. ve Volta, J.C., ‘’Oxidative dehydrogenation of propane over vanadium and niobium oxides supported catalysts’’, Applied Catalysis A: General, 184, 291-301, 1999.
8. Liu, Y-M., Cao, Y., Yi, N., Feng, W-L., Dai, W-L., Yan, S-R., He, H-Y. ve Fan, K. N., “Vanadium oxide supported on mesoporous SBA-15 as highly selectivive catalysts in the oxidative dehydrogenation of propane”, Journal of Catalysis, 224, 417-428, 2004.

9. Jibril, B.Y., Al-Zahrani, S.M., Abasaeed, A.E. ve Hughes, R., “Oxidative dehydrogenation of propane over supported chromium-molybdenum oxides catalysts”, Catalysis Communications, 4, 579-584, 2003.
10. Liu, Y-M., Cao, Y., Yan, S-R., Dai, W-L. ve Fan, K-N., “ Highly effective oxidative dehydrogenation of propane over vanadia supported on mesoporous SBA-15 silica”, Catalysis Letters, 88, 61-67, 2003.
11. Grabowski, R., “Kinetics of oxidative dehydrogenation of C2-C3 alkanes on oxide catalysts”, Catalysis Reviews, 48, 199-268, 2006.
12. Karamullaoğlu, G. ve Dogu, T., ‘’Oxidative dehydrogenation of ethane over a monolith coated by molydenum-vanadium-niobium mixed oxide catalysts’’, Chemical Engineering Communication, 190, 1427-1438, 2003.
13. Karakoulia, S.A., Triantafyllidis, K.S. ve Lemonidou A.A., “Preparation and characterization of vanadia catalysts supported on non-porous, microporous and mesoporous silicates for oxidative dehydrogenation of propane (ODP)”, Microporous and Mesoporous Materials, 110, 157-166, 2008.
14. Liu, Y-M., Feng, W-L., Li, T-C., He, H-Y., Dai, W-L., Yong, W.H.,Cao, Y. ve Fan, K-N., “Structure and catalytic properties of vanadium oxide supported on mesocellulous silica foams (MCF) for the oxidative dehydrogenation of propane to propylene”, Journal of Catalysis, 239, 125-136, 2006.
15. Aktas, O., Yasyerli, S., Dogu, G. ve Dogu, T.,’’ Effect of Synthesis Conditions on the Structure and Catalytic Performance of V- and Ce-Incorporated SBA-15-like Materials in Propane Selective Oxidation’’, Ind. Eng. Chem. Res., 49, 6790-6802, 2010.
16. Arbag, H., Yasyerli, S., Yasyerli, N. ve Dogu, G., “Activity and stability enhancement of Ni-MCM-41 catalysts by Rh incorporation for hydrogen from dry reforming of methane”, International Journal of Hydrogen Energy, 35, 2296-2304, 2010.
17. Gucbilmez, Y., “Synthesis and characterization of supported and non-supported iron-incorporated catalysts”, J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ., 24(2), 369-277, 2009.
18. Lettow, J.S., Han, Y.J., Schmidt-Winkel, P., Yang, P., Zhao, D., Stucky, G.D. ve Ying, J.Y., ‘’Hexagonal to mesocellular foam phase transition in polymer-templated mesoporous silicas”, Langmuir 2000, 16, 8291-8295, 2000.
19. Zhao, D., Feng, J., Huo, Q., Melosh, N., Fredrickson, G.H., Chmelka, B.F. ve Stucky, G.D., “Triblock copolymer synthesis of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores”, Science, 279, 548-552, 1998.
20. Aktas O., Yasyerli S., Doğu G. ve Doğu T., “Mo-Nb Metalleri ile Hazırlanan V-MCF Katalizörünün Propanın Oksidatif Dehidrojenasyon Reaksiyonunda Katalitik Aktivitesi”, 9.Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi (UKMK-9), Gazi Üniversitesi, Ankara, 129-130, 22-25 Haziran 2010.
21. Lowell, S., Shields, J. E., Thoms, M. A. ve Thommes M., “Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area, Pore Size and Density”, Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 2004.
22. Shah, P., Ramaswamy, A. V., Lazar, K. ve Ramaswamy, V., “Direct Hydrothermal Synthesis of Mesoporous Sn-SBA-15 Materials Under Weak Acidic Conditions”, Microporou Mesoporous Mater., 100,210, 2007.
23. Perathoner, S., Lanzafame, P., Passalacqua, R., Centi, G., Schlogl, R. ve Su, D.S., “Use of Mesoporous SBA-15 for Nanostructuring Titania for Photocatalytic Applications”, Microporous Mesoporous Mater., 90,347, 2006.
24. Bogdanchikova, N., Petryakov, A., Farias, M.H., Diaz, J.A., Avalos, M. ve Navorrete, J., “Formation of TEM- and XRD-undetectable gold clusters accompanying big gold particles on TiO2-SiO2 supports”, Solid State Sciences, 10, 908-914, 2008.
25. Meynen, V., Cool, P. ve Vansant, E.F., ‘’Verified syntheses of mesoporous materials’’, Microporous and Mesoporous Materials, 125, 170-223, 2009.
26. Parola, V. L., Deganello, G., Scire, S. ve Venezia, A.M., “Effect of the Al/Si atomic ratio on surface and structural properties of sol-gel prepared aluminosilicates”, Journal of Solid State Chemistry, 174, 482-488, 2003.
27. Dai, Q., Wang, X., Chen, G., Zheng, Y. ve Lu, G., “Direct Synthesis of Cerium(III)-Incorporated SBA-15 Mesoporous Molecular Sieves by Two-step Synthesis Method”, Microporous Mesoporous Mater., 100, 268-275, 2007.
28. Laha, S. C., Mukherjee, P., Sainkar, S. R. ve Kumar, R., “Cerium Containing MCM-41-Type Mesoporous Materials and their Acidic and Redox Catalytic Properties”, J. Catal., 207, 213, 2002.
29. Brodie-Linder, N., Dosseh, G., Alba-Simonesco, C., Audonnet, F. ve Imperor-Clere, M., “SBA-15
30. Synthesis: Are There Lasting Effects of Temperature Change Within the First 10 min of TEOS Polymerization”, Materials Chem. And Physics, 108, 73-81, 2008.
31. Liu, N., Feng, W-L., Dai, W-L., Yan, S-R., He, H-Y., Fan, K. N., “Vanadium oxide supported on mesoporous SBA-15 as highly selectivive catalysts in the oxidative dehydrogenation of propane”, Journal of Catalysis, 224, 417-428, 2004.
32. Grabowski, R., Sloczyneski, J., Gzesik, N.M., “Kinetics of oxidative dehydrogenation of propane over V2O5/TiO2 catalyst”, Applied Catalysis A: General, 242, 297-309, 2003.