Study on mechanism of oxidative dehydrogenation of ethylbenzene to styrene over mesoporous carbon replicas

Mezoporowatą replikę węglową typu CMK-1 otrzymano metodą nanoreplikacji strukturalnej z użyciem sita krzemionkowego typu MCM-48 jako szablonu oraz sacharozy jako źródła węgla. Otrzymany materiał został poddany pastylkowaniu pod różnym ciśnieniem, kruszeniu oraz frakcjonowaniu. Próbki scharakteryzowano metodami proszkowej dyfraktometrii rentgenowskiej oraz niskotemperaturowej adsorpcji azotu. Wykazano, iż zwiększanie siły nacisku podczas pastylkowania prowadzi do stopniowej destrukcji struktury repliki węglowej CMK-1, a także znacznego obniżenia wartości parametrów teksturalnych. Ostatecznie materiały przebadano pod kątem aktywności katalitycznej w reakcji utleniającego odwodornienia etylobenzenu do styrenu. Testy wykonano dla różnych frakcji oraz konfiguracji złoża katalizatora CMK-1. Przeprowadzone badania dowiodły, iż możliwe jest wytypowanie optymalnych warunków pracy stosowanego układu, które umożliwiają zminimalizowanie wpływu dyfuzji zewnętrznej i wewnętrznej, a tym samym najbardziej efektywne wykorzystanie centrów aktywnych obecnych na powierzchni katalizatora węglowego.Mesoporous CMK-1 carbon replica was synthesized by structural nanoreplication using MCM-48 silica sieve as a hard template and sucrose as a carbon source. The obtained material was pelleted under various pressures, crushed and sieved. The resulting samples was characterized with X-ray powder diffraction and low-temperature nitrogen adsorption. It was shown that increasing pressure during pelletizing results in a gradual destruction of the CMK-1 carbon replica structure as well as a significant decrease in textural parameters. Finally, the catalytic activity of the materials was investigated in the oxidative dehydrogenation of ethylbenzene to styrene. The catalytic tests were carried out for various grain sizes and configurations of the CMK-1 catalyst bed. The performed studies revealed that it is possible to select optimal operating conditions of the catalytic system, which enable to minimize an influence of external and internal diffusion, and as a consequence, to utilize the most effectively active sites present on the surface of the carbon catalyst