การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาทองบนซีเรียโดยการพอกพูนกับการตกตะกอนสำหรับออกซิเดชันแบบเลือกเกิดของคาร์บอนมอนอกไซด์

Abstract

แหล่งพลังงานจากไฮโดรเจน ถือเป็นพลังงานทางเลือกที่สามารถประยุกต์ใช้ได้กับเซลล์เชื้อเพลิงในการผลิตพลังงานไฟฟ้า แต่ข้อจำกัดของเซลล์เชื้อเพลิงคือการเสื่อมประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาเมื่อมีคาร์บอนมอนอกไซด์ปะปนเข้าไปกับกระแสไฮโดรเจน ดังนั้นการกำจัดคาร์บอนมอนอกไซด์ในกรแสไฮโดรเจนด้วยปฏิกิริยาออกซเดชันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทองบนซีเรียที่เตรียมด้วยวิธีการพอกพูนกับการตกตะกอนจึงได้ถูกศึกษาในงานวิจัยนี้ ตัวแปรที่ใช้ในการศึกษาได้แก่ ชนิดเบส และค่าความเป็นกรด-เบสขณะเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา จากผลการทดลองพบว่าตัวแร่งปฏิกิริยาทองบนซีเรียจะอยู่ในรูปของโลหะทองและทองไอออน ซึ่งตรวจสอบผลได้ด้วยเทคนิค TPR FT-Raman และ UV-vis ขนาดของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาทองบนซีเรียที่เตรียมโดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ ที่ค่าความเป็นกรด-เบสให้มีค่าเท่ากับ 7 และ 9 ต่างมีขนาดเล็กกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทองบนซีเรียที่เตรียมโดยใช้โซเดียมคาร์บอนบอเนต จากผลความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาพบว่า เมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมโดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ ให้การเปลี่ยนของคาร์บอนมอนอกไซด์ได้อย่างสมบูรณ์ และให้การเลือกเกิดของปฏิกิริยา คือ 51 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิ 40 องศาเซสเซียส ขณะที่เมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมโดยใช้โซเดียมคาร์บอนเนตในการตกตอกอนทองที่ค่าความเป็นกรด-เบสเท่ากับ 7 จะให้ความว่องไวในการเปลี่ยนคาร์บอนมอนอกไซด์อยู่ที่ 98.5 เปอร์เซ็นต์ และค่าการเลือกเกิดเท่ากับ 54 เปอร์เซ็นต์ ที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส และเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมโดยใช้โซเดียมคาร์บอเนตในการตกตะกอนที่ค่าความเป็นกรด-เบสเท่ากับ 9 ซึ่งให้อนุภาคของทองขนาดใหญ่ที่สุด จะแสดงความว่องไวในการเปลี่ยนคาร์บอนมอนอกไซด์น้อยที่สุด โดยมีค่าเท่ากับ 96.5 เปอร์เซนต์ และค่าการเลือกเกิดของปฏิกิริยาอยู่ที่ 53 เปอร์เซ็นต์ ที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ได้ศึกษาถึงองค์ประกอบของแก๊สป้อนพบว่า การลดปริมาณออกซิเจนในแก๊สป้อนจะทำให้การเปลี่ยนคาร์บอนมอนอกไซด์ลดลง แต่การเลือกเกิดของปฏิกิริยาจะมีค่าสูงขึ้น และการมีคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำปะปนในแก๊สป้อนจะทำให้การเปลี่ยนคาร์บอนมอนอกไซด์และการเลือกเกิดของปฏิกิริยามีค่าลดลง