Simulación Multiescala de la Formación de Partículas de Platino en Nanopartículas de Alúmina en un Experimento de Llama por Pulverización
Autores: Wollny, Patrick; Angel, Steven; Wiggers, Hartmut; Kempf, Andreas M.; Wlokas, Irenaeus
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Simulación Multiescala de la Formación de Partículas de Platino en Nanopartículas de Alúmina en un Experimento de Llama por Pulverización
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Platino
Partículas de alúmina
Catalizador
Simulación
Cinética de reacciones
Dinámica de aerosoles
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Las partículas de alúmina decoradas con platino tienen el potencial de ser un catalizador altamente (costo-)efectivo. Las partículas se sintetizan a partir de acetilacetonato de platino(II) disuelto en una mezcla de isopropanol y ácido acético con portadores de alúmina dispersos. El proceso se simula mediante simulación de grandes remolinos con modelado de cinética de reacción y dinámica de aerosol. Se utiliza un enfoque de dos fracciones de mezcla para la química tabulada con un modelo de llama engrosada para considerar la compleja cinética de reacción de la combustión de la pulverización de disolventes. La difusión se describe siguiendo la ley de Fick con un número de Lewis unitario para las especies de fase gaseosa, mientras que los coeficientes de difusión de las partículas se calculan de acuerdo con la teoría cinética. Se deriva un modelo extendido para la dinámica de aerosoles, capaz de predecir la tasa de deposición y el crecimiento de partículas en la superficie, a partir de la técnica clásica de secciones. Las simulaciones se comparan y validan con las características de las partículas del producto obtenidas de las observaciones experimentales. Las distribuciones para diferentes ubicaciones dentro del dominio de simulación muestran la evolución de los tamaños de las partículas depositadas en la superficie de las partículas de alúmina, y se muestran imágenes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de las partículas compuestas en comparación con partículas 3D reconstruidas balísticamente a partir de datos de simulación. La relación de platino depositado en las partículas portadoras de alúmina y los diámetros medios de las partículas depositadas están en buen acuerdo con la observación experimental. En general, el nuevo método ha demostrado ser adecuado para simular el proceso de decoración de partículas.
Descripción
Las partículas de alúmina decoradas con platino tienen el potencial de ser un catalizador altamente (costo-)efectivo. Las partículas se sintetizan a partir de acetilacetonato de platino(II) disuelto en una mezcla de isopropanol y ácido acético con portadores de alúmina dispersos. El proceso se simula mediante simulación de grandes remolinos con modelado de cinética de reacción y dinámica de aerosol. Se utiliza un enfoque de dos fracciones de mezcla para la química tabulada con un modelo de llama engrosada para considerar la compleja cinética de reacción de la combustión de la pulverización de disolventes. La difusión se describe siguiendo la ley de Fick con un número de Lewis unitario para las especies de fase gaseosa, mientras que los coeficientes de difusión de las partículas se calculan de acuerdo con la teoría cinética. Se deriva un modelo extendido para la dinámica de aerosoles, capaz de predecir la tasa de deposición y el crecimiento de partículas en la superficie, a partir de la técnica clásica de secciones. Las simulaciones se comparan y validan con las características de las partículas del producto obtenidas de las observaciones experimentales. Las distribuciones para diferentes ubicaciones dentro del dominio de simulación muestran la evolución de los tamaños de las partículas depositadas en la superficie de las partículas de alúmina, y se muestran imágenes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de las partículas compuestas en comparación con partículas 3D reconstruidas balísticamente a partir de datos de simulación. La relación de platino depositado en las partículas portadoras de alúmina y los diámetros medios de las partículas depositadas están en buen acuerdo con la observación experimental. En general, el nuevo método ha demostrado ser adecuado para simular el proceso de decoración de partículas.