Анотація до роботи:

Міснянкін Д.О. Отримання каталітично активних оксидів на алюмінію з водних розчинів плазмохімічним методом. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01. – технологія неорганічних речовин. – Український державний хіміко–технологічний університет. Дніпропетровськ, 2006.

Дисертація присвячена розробці технології отримання каталітично активних оксидів на алюмінію з водних розчинів плазмохімічним методом. Отримані оксидні шари на поверхні з алюмінію різноманітної форми можуть застосовуватись у якості каталізаторів низькотемпературних органічних синтезів.

В дисертаційній роботі викладені дослідження щодо впливу складу формуючих розчинів на ефективність плазмового процесу та доведено, що неорганічні полімери не лише зменшують швидкість розчинення основи, але й сприяють швидкому досягненню плазмової стадії процесу. Визначені умови, за яких можливе осадження оксидно–гідроксидних шарів.

Досліджений плазмовий процес при постійній напрузі, постійному струмі та в імпульсному режимі. Встановлено, що імпульсний режим дозволяє керувати фазовим складом оксидних шарів.

Наведені загальні рекомендації щодо осадження складних оксидних композицій (WO₂, WO₃, g–Mn₂O₃, a–Cr₂O₃) з каталітичними властивостями на металеві носії: встановлені напруга, густина та форма струму, композиції компонентів розчинів, температура та тривалість здійснення процесу.

Розроблена принципова технологічна схема ділянки плазмового оксидування алюмінію, технологічний регламент і конструкція пілотної установки.

1. На основі вивчення хімічної взаємодії алюмінію з оксо– та полімерними аніонами обґрунтований склад водних розчинів для нанесення каталітично активних композицій. Виявлені механізми дії добавок та доведено, що неорганічні полімери гальмують розчинення алюмінію, при цьому їх ефективність зростає в низці Na₃PO₄12H₂O < NaAlO₂ < Na₂SiO₃9H₂O. Оксоаніони типу MnO₄^- та Cr₂O₇^2- створюють на поверхні алюмінію конверсійні шари своїх оксидів (MnO₂ чи Al₂O₃CrO₃хН₂О) та перешкоджають формуванню бар’єрного оксиду Al₂O₃.

2. Методами стабілізації постійного струму та напруги встановлений механізм осадження каталітично активних оксидів і показано, що кінетика процесу контролюється дифузійними процесами. Стадією, яка лімітує процес, є дифузія ОН^- іонів до поверхні металу, а вихід на плазмовий режим можливий лише при таких комбінаціях густина струму – розчин, коли підтримується рН гідратоутворення Al(OH)₃ чи відповідних неорганічних полімерів.

3. Встановлено, що імпульсний режим призводить до зниження швидкості зростання оксидно–керамічного шару в порівнянні з постійним струмом, при цьому зі зростанням частоти імпульсів і зменшенням їх шпаруватості ефективність оксидування знижується на 10% при рівній кількості електрики. Між тим дослідження фазового складу та фізико–хімічних властивостей оксидів виявили, що імпульсний режим сприяє осадженню каталітично активної форми g–Al₂O₃.

4. Методом симплекс–гратчастого планування були знайдені комбінації компонентів розчинів для отримання блочних каталізаторів з високими механічними показниками. Найбільш високу твердість (9 ГПа) мають покриття з високим вмістом б–Al₂O₃, отримані в розчинах на основі фосфатів.

5. Виявлена можливість використання плазмових оксидів як каталізаторів за відношенням до реакції каталітичного крекінгу і прямої розгонки нафтопродукту. Показано, що у присутності каталізатора вихід легких фракцій підвищується, а кількість ненасичених вуглеводнів знижується. Розроблений блочний каталізатор з хімічним складом, подібним до промислового каталізатора синтезу метілмеркаптану.

6. Розроблена принципова схема, технологічний регламент і конструкція пілотної установки отримання каталітично активних оксидів на алюмінію з водних розчинів плазмохімічним методом.