DOI: 10.14457/tu.the.2018.33
title: Production of aromatic-rich bio-oils with Ca/Ni/boronic-KIT-6 catalysts

description: Ca/Ni/boronic acid functionalized KIT-6 catalyst (Ca/Ni/BOH-NH-KIT-6) will be a unique bifunctional catalyst for bio-oil upgrading and high selective to aromatic production. The catalyst will be prepared following 3 steps by KIT-6 synthesis, grafting with 3-aminopropyltriethoxysilane and phenylboronic acid, and impregnation method, respectively. The physical and chemical properties by X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscope (TEM), N2 sorption, Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), and Temperature Programmed Desorption of ammonia (NH3-TPD) will be investigated. This KIT-6 will be studied in catalytic production of aromatic rich bio-oil from integrated pyrolysis and upgraded of napier grass.                                              Thus, 3%Ca/15%Ni/boronic acid functionalized KIT-6 catalyst (3%Ca/15%Ni/20%BOH-NH-KIT-6) can be upgraded the quality of bio-oil by reduce the relative amount of phenol from 39.07 % to 13.66 % as compare with no catalyst at reaction temperature of 300๐C for 40 minutes. In addition, there was presented the highest relative amount of aromatic hydrocarbon around 26.46 % as compared with 0.5 wt.% and 1.5 wt.% of Ca on 15%Ni/boronic acid functionalized KIT-6 catalyst (15%Ni/20%BOH-NH-KIT-6). Furthermore, it will display the aromatic selectivity as 42.17 %, 40.61 %, and 2.31 % for ethylbenzene, xylene, and propylbenzene, respectively. It interests to observe that loading of Ni-based metal and Ca as a promoter can upgraded of bio-oil and present high selective to aromatic hydrocarbon product. Moreover, the ordered and three-dimensional structure of KIT-6 and the acidic surface will play the important effects on the aromatic production.triethoxysilane) และฟีนิลโบโรนิก แอซิด (phenylboronic acid) และการจุ่มชุบ (impregnation method) ตามลำดับ นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ และทางเคมีของตัวเร่งปฏิกิริยา ด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ (X-Ray Diffraction (XRD)), การศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยาของตัวรองรับ และตัวเร่งปฏิกิริยา ด้วยเครื่อง Transmission Electron Microscope (TEM), การศึกษาพื้นที่ผิวด้านนอก ความเป็นรูพรุน และขนาดการกระจายตัวของตัวรองรับ และตัวเร่งปฏิกิริยา (N2 sorption), การศึกษาหมู่ฟังก์ชันของตัวรองรับ และตัวเร่งปฏิกิริยา ด้วยเครื่อง Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) และการศึกษาสมบัติความเป็นกรดของตัวรองรับ ด้วยเทคนิคการคายซับแอมโมเนีย (Temperature Programed Desorption of ammonia (NH3-TPD)) เป็นต้น โดยตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าว จะนำมาศึกษาการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา สำหรับปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันชีวภาพให้มีคุณภาพสูง และเป็นแหล่งอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน ผ่านกระบวนการไพโรไลซิสร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาของสารชีวมวลหญ้าเนเปียร์  จากการทดลองพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาแคลเซียม 3 เปอร์เซ็นต์ตามน้ำหนัก /นิกเกิล 15 เปอร์เซ็นต์ตามน้ำหนัก บนตัวรองรับเมโซพอรัสซิลิกา ชนิด KIT-6 ที่ผ่านการติดหมู่ฟังก์ชันกรดโบโรนิก 20 เปอร์เซ็นต์ตามน้ำหนัก (3%Ca/15%Ni/20%BOH-NH-KIT-6 catalyst) สามารถปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันชีวภาพได้ โดยการลดปริมาณสัมพัทธ์ของฟีนอลจาก 39.07 % เป็น 13.66 % เมื่อเปรียบเทียบกับสภาวะที่ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ ยังแสดงปริมาณสัมพัทธ์ของอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอนที่สูง ประมาณ 26.46% เมื่อเปรียบเทียบกับสภาวะที่มีการเจือโลหะแคลเซียม 0.5 เปอร์เซ็นต์ตามน้ำหนัก และ 1.5 เปอร์เซ็นต์ตามน้ำหนัก มากกว่านั้น ตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าว ยังแสดงการเลือกเกิดของอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอนที่สูง คือ 42.17 %, 40.61 % และ 2.31 % สำหรับเอทิลเบนซีน, ไซลีน และโพรพิลเบนซีน ตามลำดับ ซึ่งแสดงให้เห็นว่า การบรรจุโลหะพื้นฐานนิกเกิล และการเจือด้วยโลหะแคลเซียม บนตัวรองรับโซพอรัสซิลิกา ชนิด KIT-6 สามารถปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันชีวภาพได้ และยังสามารถเลือกเกิดเป็นอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอนที่สูง มากกว่านั้น โครงสร้างของเมโซพอรัสซิลิกา ชนิด KIT-6 ที่มีการจัดตัวอย่างเป็นระเบียบ มีโครงสร้างแบบ 3 มิติ และการมีสมบัติความเป็นกรดบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ยังเป็นปัจจัยที่สำคัญในการเลือกเกิดของอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอนอีกด้วย