Источник: Департамент химической инженерии и биотехнологии

Катализ

    Достижения в области катализа и каталитических процессов будет играть центральную роль в нашей способности обеспечить достаточные запасы возобновляемых источников энергии, в охране окружающей среды и в разработке доброкачественных процессов для химической и фармацевтической промышленности. Значительная часть наших каталитических исследований направлены на применение методов магнитного резонанса катализаторов и реакторов природных условий, в которых они работают. У нас также есть новые интерес в развитии спектроскопии ТГц для применения в катализе. Группа работает в тесном сотрудничестве с рядом промышленных партнеров, а также в научных учреждениях партнерства с Департаментом по химии и химической технологии в Королевском университете в Белфасте и отделах химии в Глазго и Кардиффе.

Особый интерес
Понимание роли углерода в каталитических процессах

    Осаждения углеродных отложений (кокса) на поверхности катализатора в ходе реакции чаще всего причастны как одной из основных причин дезактивации катализаторов, т.е. потери каталитической активности. Однако в настоящее время повышается интерес к роли углерода, который может принимать участие в усилении каталитической активности и избирательности. Кокс может принимать форму непосредственного стимулирования желаемой реакции, феномена, который мы назвали «Активный кокс», или с помощью синергетического взаимодействия между атомами углерода и поверхности катализатора. В партнерстве с группой профессоров Роберта Шлегла в Институте MPG Фрица-Габера в Берлине, мы используем ряд экспериментальных методов, чтобы охарактеризовать структуру этих активных и каталитически избирательных материалов (например, Тешнер и др.., J. Катал 242 (2006) 26).
    Исследования в Кембридже фокусировались на использовании конических элементов осциллирующих микровесов (TEOM) для изучения осаждения углерода и адсобционно-десорбционных процессов. Использование углеродных материалов, в частности, углеродные нанотрубки и нановолокна углерода, непосредственно в качестве катализатора связано с концепцией «активного кокса». Такие материалы характеризуются в нашей группе по спектроскопии ТГц. Применение спектроскопии ТГц для катализа открывает возможность объяснить каталитическую активность и селективность как электронные и физические характеристики катализаторов (например, Парротт и др… Фих. Хим. C. 113 (2009) 10554).

Зеленый катализатор

    Конечная цель заключается в разработке катализаторов, что составляет 100 % избирательность к необходимым вам продуктам. На практике мы далеки от достижения этой цели. Наш интерес заключается в использовании магнитного резонанса для понимания условий работы реального катализатора, например, как происходит взаимодействия реагентов и продуктов на поверхности катализатора, как они перемещаются в пределах пористой структуры катализатора? Обладая этими знаниями, мы считаем, будет намного больше возможностей для разработки катализаторов с улучшенными каталитическими свойствами.

Интегрированная разработка катализаторов и реакторов

    Однако хороший катализатор в виде порошка, с большой селективностью и активностью может потерять свои свойства, когда он работает с реактором окружающей среды в его окончательном виде. Большая часть нашей работы была сосредоточена на изображении гидродинамики (поток поля) внутри неподвижного слоя катализатора в реакторе. Наши текущие проекты также включают в себя изучение газово-жидких системах и газово-твердых в кипящем слое.

Устойчивое производство энергии с помощью циклической реакций газ-твердое тело

    Реакции газ-твердое тело, в которых пористый твердыйо реагент превращается в твердый продукт и затем обеспечивет средства для устойчивого производства энергии из угля или биомассы. Этот процесс часто приводит к изменению распределения пор по размерам и морфологии реагирующих частиц. Понимание этих изменений имеет важное значение для развивающихся частиц, которые могут быть использованы для большого числа циклов. Такой подход является ключевым с в захвате СО₂ из дымовых газов и передовые методы использования угля, с использованием химических циклов сжигания или газификации. Кроме того, эти передовые химические методы захвата CO₂ могут быть использованы для улучшения конверсии промышленных критических реакций, например, повышение водяного пара сдвиг реакции с помощью катализатора в присутствии твердого сорбента для CO₂.
    Департамент имеет ряд промышленных сотрудников в этой области, в том числе «Джонсон Матти». Д-р Эндрю-Йорке в настоящее время прикомандирован в технический центр «Джонсон Матти» для разработки стратегического партнерства с Департаментом.


<<Назад в библиотеку