Aromaattisten molekyylien katalyyttinen hydraus

Työn kirjallisuusosan aiheena oli aromaattien adsorptio metallipinnoille. Tässä osassa käsiteltiin bentseenin ja tolueenin adsorptiota jaksollisen järjestelmän V111-ryhmän metallien pinnoille. Adsorption todettiin tapahtuvan pääasiassa aromaattisen renkaan pi-orbitaalien ja metallin d-orbitaalien vuorovaikutuksena, aromaattisen renkaan asettuessa metallipinnan tason suuntaisesti. Sitoutumisen voimakkuuden todettiin riippuvan metalliadsorbentista. V111-ryhmän sisällä voimakkuus kasvoi siirryttäessä jaksollisessa järjestelmässä vasemmalle tai alaspäin. Muita sidoksen voimakkuuteen vaikuttavia tekijöitä olivat metallipinnan kiderakenne sekä pinnalle mahdollisesti lisätyt muut atomit tai molekyylit. Alhaisilla peittoasteilla adsorptio oli yleisesti irreversiibeliä, mutta peittoasteen kasvaessa havaittiin desorboituvien molekyylien osuuden kasvavan. Bentseenin ja tolueenin adsorption vertailussa merkittävin ero oli sidoksen voimakkuudessa, mikä oli tolueenin ja metallin välillä selvästi voimakkaampi. Tästä johtuen adsorboituneesta tolueenista desorboitui molekuläärisesti pienempi osuus kuin bentseenistä. Kokeellinen osuus jakaantui kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa oli tavoitteena määrittää vedyn adsorptiota SiO_(2)-kantajalla olevalle kobolttikatalyytille eri lämpötiloissa. Näihin mittauksiin käytettiin vedyn pulssikemisorptiomittauksia, joissa katalyytille syötettiin kantokaasun mukana vetypulsseja ja ulostuleva vetypulssi mitattiin. Näiden pulssien kokoa ja muotoa analysoimalla saatiin tietoja katalyytilla tapahtuneista adsorptio- ja desorptioilmiöistä. Mittaukset tehtiin 30 K:n välein lämpötila-alueella 303-483 K ja suurin vedyn adsorptio saavutettiin 453 K:ssa, joskin lämpötilojen väliset erot olivat pieniä. Kokeellisen osuuden toisessa osassa oli tavoitteena tutkia tolueenin kaasufaasihydrausta eri aktiivisia metalleja sisältävillä kantajalla olevilla katalyyteilla ja vertailla näitä katalyytteja. Mittauksiin käytettiin lämpötilaohjelmoitua menetelmää, jossa katalyyttipedin lämpötilaa nostettiin lineaarisesti 5 K/min syöttäen kokoajan reaktioseosta katalyytille. Ulostulovirtaa analysoitiin jatkuvatoimisesti massaspektrometrin avulla. Mitatun ulostulon perusteella laskettiin reaktionopeus, konversio ja ns. TOF-luku eri katalyyteillä lämpötilan funktiona. Mittauksen perusteella havaittiin metallien maksimireaktionopeusalueiden poikkeavan melkoisesti toisistaan. Koboltin maksimireaktionopeus oli noin 380 K:ssa, nikkelin vastaavasti noin 400 K:ssa ja platinan 440 K:ssa. TOF-lukujen perusteella platinakatalyytti oli aktiivisin koboltin osoittaessa seuraavaksi suurinta aktiivisuutta