علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

تغییرات فعالیت کاتالیست ایریدیم با مقادیر مختلف نانوذرات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 پژوهشگاه فضایی ایران
2 گروه پیشران/ پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی
3 پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی ایران، پژوهشگاه فضایی ایران
چکیده
برای بررسی میزان اثر نانوذرات ایریدیم (Ir) به عنوان فاز فعال بارگذاری شده در شرایط اتمسفری، کاتالیست­هایی با حامل یکسان، اما محتوای متفاوت نمک ایریدیم (10، 15 و 20 درصد وزنی) بر روی پایه­های گرانولی گاما آلومینا به ‌منظور تجزیه هیدرازین تهیه کردیم. عملکرد نانوذرات کاتالیستی هنگام استفاده از 15 و 20 درصد وزنی ذرات ایریدیم بهتر بود و هم‌چنین گزینش‌پذیری به هیدروژن حدود 27 درصد شد. افزایش سرعت واکنش از 181 تا 218 بر ساعت در بارگذاری 15 درصد وزنی ذرات ایریدیم به دلیل پراکندگی خوب فازهای فعال با جلوگیری از کلوخه شدن سطح مشاهده شد. بنابراین، به ‌عنوان یک نتیجه رضایت‌بخش از این بررسی مشخص شد که کاتالیست‌های ایریدیم با درصد وزنی متفاوت (15 و 20 درصد وزنی)، عملکردی یکسان در برابر فعالیت و سرعت گزینش‌پذیری به هیدروژن از خود نشان می‌دهند و جایگزین مناسب برای یکدیگر هستند. استفاده از کاتالیزوری با درصد وزنی کم‌تر فاز فعال و فعالیت زیاد به دلیل هزینه کم از نظر اقتصادی قابل قبول است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]         G. J. Hutchings and J. C. Védrine, “Heterogeneous catalyst preparation,” in Basic principles in applied catalysis, Springer, 2004, pp. 215–258.
[2]         M. Trueba and S. P. Trasatti, “γ‐Alumina as a support for catalysts: a review of fundamental aspects,” Eur. J. Inorg. Chem., vol. 2005, no. 17, pp. 3393–3403, 2005.
[3]         I. Ali, K. AlGhamdi, and F. T. Al-Wadaani, “Advances in iridium nano catalyst preparation, characterization and applications,” J. Mol. Liq., vol. 280, pp. 274–284, 2019.
 [4]        S. Mary, C. Kappenstein, S. Balcon, S. Rossignol, and E. Gengembre, “Monopropellant decomposition catalysts. I. Ageing of highly loaded Ir/Al2O3 catalysts in oxygen and steam. Influence of chloride content,” Appl. Catal. A Gen., vol. 182, no. 2, pp. 317–325, 1999.
[5]         Z. Amirsardari, R. M. Aghdam, M. Salavati-Niasari, and S. Shakhesi, “Facile Carbothermal Reduction Synthesis of ZrB2 Nanoparticles: The Effect of Starting Precursors,” Mater. Manuf. Process., vol. 31, no. 2, pp. 134–140, Jan. 2016, doi: 10.1080/10426914.2015.1019119.
[6]         Z. Amirsardari, R. M. Aghdam, M. Salavati-Niasari, and S. Shakhesi, “Preparation and characterization of a novel hetero-nanostructure of zirconium diboride nanoparticle-coated multi-walled carbon nanotubes,” RSC Adv., vol. 4, no. 106, pp. 61409–61414, 2014.
[7]         Z. Amirsardari, R. M. Aghdam, M. Salavati-Niasari, and M. R. Jahannama, “The effect of starting precursors on size and shape modification of ZrB2 ceramic nanoparticles,” J. Nanosci. Nanotechnol., vol. 15, no. 12, pp. 10017–10021, 2015
[8]         S. G Pakdehi, and M.Rasoolzadeh, “Comparison of catalytic behavior of iridium and nickel nanocatalysts for decomposition of hydrazine,” Procedia Materials Science, vol. 11, pp.749-753, 2015.
[9]         S. K. Singh, and Q. Xu, “Bimetallic nickel-iridium nanocatalysts for hydrogen generation by decomposition of hydrous hydrazine,” Chemical communications, vol. 46, no.35, pp.6545-6547, 2010.
[10]       N. Firdous, N.K. Janjua, I. Qazi, and M. H. S. Wattoo, “Optimal Co–Ir bimetallic catalysts supported on γ-Al2O3 for hydrogen generation from hydrous hydrazine,” International Journal of Hydrogen Energy, vol. 41, no. 2, pp.984-995, 2016.
[11]       C. H. Hwang, S. N. Lee, S. W. Baek, C. Y. Han, S. K. Kim, and M. J. Yu, “Effects of catalyst bed failure on thermochemical phenomena for a hydrazine monopropellant thruster using Ir/Al2O3 catalysts,” vol. 51(15), pp. 5382–5393, 2012.
[12]       G. Groppi, G. Airoldi, C. Cristiani, and E. Tronconi, “Characteristics of metallic structured catalysts with high thermal conductivity,” Catal. Today, vol. 60, no. 1, pp. 57–62, 2000.
[13]       R. A. Mischke and J. M. Smith, “Thermal conductivity of alumina catalyst pellets,” Ind. Eng. Chem. Fundam., vol. 1, no. 4, pp. 288–292, 1962.
[14]       N. P. Padture, “Advanced structural ceramics in aerospace propulsion,” Nat. Mater., vol. 15, no. 8, p. 804, 2016.
[15]       S. Kang, D. Lee, and S. Kwon, “Lanthanum doping for longevity of alumina catalyst bed in hydrogen peroxide thruster,” Aerosp. Sci. Technol., vol. 46, pp. 197–203, 2015.
[16]       K.-W. Yao, S. Jaenicke, J.-Y. Lin, and K. L. Tan, “Catalytic decomposition of nitrous oxide on grafted CuO/γ-Al2O3 catalysts,” Appl. Catal. B Environ., vol. 16, no. 3, pp. 291–301, 1998.
[17]       I. J. Jang et al., “Macroporous–mesoporous alumina supported iridium catalyst for hydrazine decomposition,” Catal. today, vol. 185, no. 1, pp. 198–204, 2012.
[18]       I. Ali, Z. A. Alothman, and A. Alwarthan, “Supra molecular mechanism of the removal of 17-β-estradiol endocrine disturbing pollutant from water on functionalized iron nano particles,” J. Mol. Liq., vol. 241, pp. 123–129, 2017.
[19]       I. Ali, “Microwave assisted economic synthesis of multi walled carbon nanotubes for arsenic species removal in water: Batch and column operations,” J. Mol. Liq., vol. 271, pp. 677–685, 2018.
[20]       I. Ali, O. M. L. Alharbi, Z. A. Alothman, and A. Alwarthan, “Facile and eco-friendly synthesis of functionalized iron nanoparticles for cyanazine removal in water,” Colloids Surfaces B Biointerfaces, vol. 171, pp. 606–613, 2018.
[21]       I. Ali et al., “Advances in carbon nanomaterials as lubricants modifiers,” J. Mol. Liq., vol. 279, pp. 251–266, 2019.
[22]       J. Hinckel, J. Jorge, T. Soares, M. Zacharias, and J. Palandi, “Low cost catalysts for hydrazine monopropellant thrusters,” in 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2009, p. 5232.
[23]       M. Khalfaoui, S. Knani, M. A. Hachicha, and A. Ben Lamine, “New theoretical expressions for the five adsorption type isotherms classified by BET based on statistical physics treatment,” J. Colloid Interface Sci., vol. 263, no. 2, pp. 350–356, 2003.
[24]       V.Shankar, K. A. Ram, and K. A. Bhaskaran, "Prediction of the concentration of hydrazine decomposition products along a granular catalytic bed,” Acta astronautica, vol. 11, no. 6, pp.287-299. 1984.
[25]       L. Li, X. Wang, X. Zhao, M. Zheng, R. Cheng, L. Zhou, and T. Zhang, “Microcalorimetric studies of the iridium catalyst for hydrazine decomposition reaction,” Thermochimica acta, vol. 434, no. 1-2, pp.119-124, 2005.

  • تاریخ دریافت 21 آذر 1401
  • تاریخ بازنگری 16 خرداد 1402
  • تاریخ پذیرش 27 خرداد 1402