Cracking of n-Hexane over Ce/ZSM-5 catalysts - Tosapol Maluangnont (Chulalongkorn University, 2003)
ได้สังเคราะห์ซีโอไลต์ชนิด ZSM-5 (SiO[subscript 2]/Al[subscript 2]O[subscript 3] เท่ากับ 40, หรือ Si/Al เท่ากับ 20) จากเจลที่มีอัตราส่วนโดยโมลเป็น 1SiO[subscript 2]: 0.36Na[subscript 2]O: 0.025Al[subscript 2]O[subscript 3]: 0.10TPABr: 37.2H[subscript 2]O ปรับค่าความเป็นกรดด่างของเจลเป็น 10.5 ด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้น และตกผลึกที่ 170 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 4 วัน ผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นของแข็งสีขาวที่มีพีคการเลี้ยวเบนลักษณะเฉพาะของโครงสร้างเอ็มเอฟไอ สามารถทำซ้ำวิธีสังเคราะห์นี้ได้ทั้งในด้านความเป็นผลึกและองค์ประกอบทางเคมี (Si/Al เท่ากับ 21.0+-1.7 และ Na/Al เท่ากับ 1.0+-0.3) ได้ศึกษาเปรียบเทียบการเติม Ce[superscript 3+] เข้าใน (Na, H)ZSM-5 ให้ได้มากที่สุดโดยวิธีสองแบบซึ่งต่างกันที่ความแรง วิธีที่รุนแรงกว่า คือ มีความเข้มข้นของ Ce[superscript 3+] ในสารละลายสำหรับการแลกเปลี่ยนไอออนมาก เวลาทำปฏิกิริยานาน และสภาพการกระตุ้นที่รุนแรงทำให้ซีเรียมเข้าไปในซีโอไลต์ได้มากกว่าอีกวิธีหนึ่ง เตรียม HCeZSM-5 (หรือ HZSM-5) จาก CeNaZSM-5 (หรือ (Na,H)ZSM-5) โดยการแลกเปลี่ยนแอมโมเนียมและการกระตุ้นในอากาศวัสดุที่ได้ยังมีความเป็นผลึกสูง ทำการเร่งปฏิกิริยาการแตกย่อยของไอนอร์มอลเฮกเซนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ที่ 500 องศาเซลเซียส, GHSV เท่ากับ 2000 h[superscript -1] และเวลาในการทำปฏิกิริยาเป็น 30 นาที ศึกษาปฏิกิริยาที่เกิดจากความร้อนและที่เร่งด้วย CeO[subscript 2] ด้วย พบว่าไพโรไลซิสของนอร์-มอลเฮกเซนไม่มีนัยสำคัญ และโดยส่วนมาก CeO[subscript 2] เปลี่ยนนอร์มอลเฮกเซนเป็นโค้ก HZSM-5 ให้ค่าการเปลี่ยนแปลงที่สูง ให้ผลิตภัณฑ์โค้กต่ำ และให้ผลิตภัณฑ์โอเลฟินเบา (เอทิลีน โพรพิลีน และไอโซเมอร์ของบิวทิลีน) ในปริมาณที่ยอมรับได้ การปรับปรุงโดย Ce[superscript 3+] แสดงว่าซีเรียมเพิ่มแอคติวิตีของ (Na, H)ZSM-5 อย่างมาก ที่น่าพอใจคือความเลือกจำเพาะต่อโอเลฟิน และมีเธนเพิ่มขึ้นและลดลงตามลำดับโดย CeMZSM-5 (M คือ Na[superscript +] หรือ H[superscript +]) เมื่อเทียบกับ HZSM-5 ได้ผลิตภัณฑ์แก๊สของเหลว และโค้กบน CeMZSM-5 ใกล้เคียงกับบน HZSM-5 นอกจากนี้สามารถติดตามการเปลี่ยนเลขออกซิเดชันของซีเรียมจากการสังเกตุสี ซึ่งขึ้นกับบรรยากาศที่ใช้ในการกระตุ้นในขั้นตอนการเตรียมด้วย ค่าการเปลี่ยนนอร์มอลเฮกเซนเพิ่มขึ้น 2 เท่าเมื่อเร่งปฏิกิริยาด้วย Ce*MZSM-5 ที่เผาในแก๊สไนโตรเจน พบว่า Ce*MZSM-5 ให้ผลิตภัณฑ์ของเหลวมากกว่า และผลิตภัณฑ์แก๊สและโค้กน้อยกว่าที่ได้จากทั้ง CeMZSM-5 และ HZSM-5 ได้ปริมาณผลิตภัณฑ์โอเลฟินเบาจาก Ce*(40%)NaZSM-5 และ HCe(62%)ZSM-5 ผลที่ได้มากกว่าค่าที่ได้จาก HZSM-5 การเกาะของโค้กบนตัวอย่างที่มีซีเรียมมีค่าน้อยกว่า HZSM-5 (ยกเว้นเพียงตัวอย่างเดียวที่มากกว่า) พบว่การเพิ่มผลิตภัณฑ์โอเลฟินโดยการแลกเปลี่ยนไอออนซีเรียมเป็นวิธีที่น่าสนใจ