Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
ผลของสารโดปโลหะแลนทาไนด์ (M = La, Ce และ Y) ต่อค่าความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยา M-V2O5/TiO2 ในขณะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเลือกเกิดของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในก๊าซชีวภาพเป็นธาตุกัมมะถัน
Year (A.D.)
2023
Document Type
Thesis
First Advisor
Piyasan Praserthdam
Second Advisor
Phuet Prasertcharoensuk
Third Advisor
Supareak Praserthdam
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมเคมี)
Degree Name
Master of Engineering
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Chemical Engineering
DOI
10.58837/CHULA.THE.2023.880
Abstract
In the biogas industry, the selective oxidation of hydrogen sulfide is an important process to transform hydrogen sulfide into elemental sulfur. In this study, the vanadium (V) oxide on titania catalyst is used to add lanthanide metal dopants, specifically lanthanum , cerium , and yttrium, to make the catalyst more active and stable. The catalysts, both undoped and doped, are prepared via wet impregnation methods with a 3% loading of vanadium oxide. Oxygen vacancy and metal-support interactions significantly enhance activity and stability. The characterization, such as Hydrogen-temperature programmed reduction and X-ray photoelectron spectroscopy, is used to elucidate these characteristics. The yttrium dopant shows excellent activity in the range of 80–85% conversion and deactivates only 7.16%. As a result of characterization, the 0.1Y3V catalyst can be well-dispersed on the titania support, which leads to a strong interaction between the active and support phases and the formation of V4+ and active oxygen on the surface. Those are related to the enhanced activity of the catalyst, and both the proper amount of yttrium dopant at a molar ratio of 0.1 and the minimum oxygen vacancy loss can provide an electron transfer between Y3+ and V4+ and sustain an amount of active oxygen after reaction , which can then stabilize the catalyst.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ในอุตสาหกรรมก๊าซชีวภาพ ปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเลือกเกิดของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นกระบวนการสำคัญในการเปลี่ยนก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นธาตุกัมมะถัน ในการศึกษานี้ โลหะแลนทาไนด์ ได้แก่ แลนทานัม , ซีเรียม และ อิตเทรียม ใช้เติมลงบนผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาวาเนเดียม(V)ออกไซด์บนตัวรองรับไทเทเนียมไดออกไซด์ เพื่อให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพมากขึ้น ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ผ่านการเติมและที่ผ่านการเติมด้วยโลหะแลนทาไนด์เตรียมโดยใช้วิธีการเคลือบผิวแบบเปียก และมีปริมาณวาเนเดียมออกไซด์ที่ 3% โดยน้ำหนัก อันตรปฏิกิริยาระหว่างโลหะที่ว่องไวกับตัวรองรับรวมถึงการเกิดช่องว่างของตำแหน่งออกซิเจน มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพและเสถียรถาพตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่ออธิบายอันตรกิริยาที่แข็งแรงระหว่างโลหะที่ว่องไวกับตัวรองรับและช่องว่างของตำแหน่งออกซิเจนที่เกิดขึ้น จึงมีการใช้เทคนิคการรีดักชันตามอุณหภูมิที่โปรแกรมด้วยก๊าซไฮโดรเจน และ เทคนิคสเปคโตรสโคปีของอนุภาคอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยด้วยรังสีเอกซ์มาตรวจสอบตัวเร่งปฏิกริยา และพบว่าสารเติมอิตเทรียมแสดงประสิทธิภาพที่ดี ซึ่งมีค่าการเปลี่ยนที่ 80–85% และเกิดการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาหลังจากทดสอบปฏิกริยาเพียง 7.16% ซึ่งจากผลการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคที่กล่าวไป พบว่าสารเติมอิตเทรียมบนวาเนเดียมออกไซด์สามารถกระจายตัวได้ดีบนตัวรองรับไทเทเนียมไดออกไซด์ และเกิดพันธะที่แข็งแรงเพียงพอระหว่างโลหะที่ว่องไวกับตัวรองรับ และจากการเพิ่มขึ้นของ V4+ และการเพิ่มขึ้นของปริมาณออกซิเจนบนพื้นผิวทำให้ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มสูงขึ้น และการใช้ปริมาณที่เหมาะสมของการเติมธาตุอิตเทรียมที่อัตราส่วนโมลาร์ 0.1 และการสูญเสียตำแหน่งว่างของออกซิเจนนั้นน้อยมากสามารถช่วยให้การถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่าง Y3+ และ V4+ เกิดขึ้นได้ดี และคงปริมาณออกซิเจนที่ว่องไวไว้ได้หลังการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันซึ่งทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเสถียรภาพดีขึ้น
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Prathumthom, Galayanee, "The effects of lanthanide metals dopants (M = La, Ce และ Y) on the stability of M-V2O5/TiO2 catalyst during selective oxidation of H2S in biogas to elemental sulfur" (2023). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 11962.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/11962