Synthesis of high surface carbon catalysts by nanoreplication metod for environment-friendly conversion of ethylbenzene to styrene

We wstępie pracy omówiono podział materiałów węglowych oraz możliwości ich zastosowania w różnych aplikacjach. Szczególną uwagę skoncentrowano na replikach węglowych. Przedstawiono strategię ich syntezy, a także najczęściej stosowane metody charakteryzacji (XRD, niskotemperaturowa sorpcja azotu, SEM, TEM, XPS). Omówiono ponadto główne technologie otrzymywania styrenu. Opisano zastosowanie styrenu zarówno w życiu codziennym, jak i w przemyśle.Celem pracy było określenie wpływu warunków karbonizacji na stopień grafityzacji, skład powierzchniowy oraz aktywność katalityczną otrzymywanej repliki węglowej typu CMK-3. Przeprowadzone badania laboratoryjne dowiodły, że zmiana temperatury karbonizacji w zakresie 800-1100°C ma niewielki wpływ na stopień grafityzacji materiału. Wraz ze wzrostem temperatury karbonizacji maleje jednak zawartość powierzchniowych grup karbonylowych, które są uważane za centra aktywne w reakcji utleniającego odwodornienia etylobenzenu. Testy katalityczne pokazały wyraźną korelację pomiędzy temperaturą karbonizacji a uzyskiwaną konwersją etylobenzenu. Przeprowadzone badania potwierdziły ponadto, że zastosowanie materiału CMK-3 w reakcji utleniającego odwodornienia pozwala na otrzymanie bardzo wysokiej selektywności do styrenu.

In the introduction various types of carbon materials and possibilities of their applications are described. A special attention is paid to carbon replicas. The strategy of synthesis of these mesoporous carbon replicas as well as methods most often used for their characterization (XRD, low temperature sorption of nitrogen, SEm, TEM, XPS) are discussed. Furthermore, main technologies of styrene production are described. The use of styrene both in daily life and industrial applications is shown.The aim of the study was to determine the effect of carbonization conditions on the degree of graphitization, surface composition and catalytic activity of the synthesized CMK-3 carbon replica. The performed measurements showed that a change of carbonization temperature within the range of 800-1100°C has an insignificant influence on the graphitization of material. However, an increase in the carbonization temperature results in a decrease in the content of surface carbonyl groups, which are considered as active centers of oxidative dehydrogenation of ethylbenzene. The catalytic tests exhibited a clear correlation between the carbonization temperature and the ethylbenzene conversion. Moreover, it was found that very high selectivity towards styrene is achieved over the studied CMK-3 catalysts.