Особенности гидрирования CO₂ на MoO₃ /Al₂O₃ и γ-Al₂O₃

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучены физико-химические и каталитические (гидрирование CO₂) характеристики Mo-содержащих катализаторов. Катализаторы, в состав которых входит 8 и 15 вес. % оксида Mo, приготовлены пропиткой парамолибдатом аммония γ-Al₂O₃ с последующими сушкой и прокалкой при 500°C. Введение оксида Mo уменьшает объем пор носителя и увеличивает их средний размер, что свидетельствует о распределении нанесенного оксида молибдена в порах носителя. По данным рентгенофазового анализа в прокаленном катализаторе практически отсутствует фаза кристаллического MoO₃. Согласно спектрам комбинационного рассеяния, на поверхности катализатора присутствуют кислородсодержащие образования, в которых атомы Mo тетраэдрически и октаэдрически координированы по отношению к атомам кислорода. Нанесенный MoO₃ частично восстанавливается водородом при линейном нагреве начиная с 320°C. Гидрирование CO₂ (газ состава, об. %: 30.7 CO₂, 68 H₂, ост. N2, навеска 0.5 г) изучено в режиме линейного нагрева до 400°C. Основной является обратная реакция паровой конверсии СО. Вклад реакции метанирования в гидрирование CO₂ невелик. Повышение температуры и давления положительно влияет на конверсию CO₂. При увеличении давления с 1 до 5 МПа содержание СО возрастает примерно в два раза. В гидрировании CO₂ заметную активность, хотя и значительно меньшую по сравнению с Mo-содержащими катализаторами, проявляет и γ-Al₂O₃, предварительно прогретый в токе H₂ до 400°C. С повышением давления активность оксида алюминия, как и Mo-содержащих катализаторов, растет.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Кипнис

ФГБУН Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kipnis@ips.ac.ru
Россия, Ленинский просп., 29, Москва, 119991

П. В. Самохин

ФГБУН Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: kipnis@ips.ac.ru
Россия, Ленинский просп., 29, Москва, 119991

Р. С. Галкин

ФГБУН Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: kipnis@ips.ac.ru
Россия, Ленинский просп., 29, Москва, 119991

Э. А. Волнина

ФГБУН Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: kipnis@ips.ac.ru
Россия, Ленинский просп., 29, Москва, 119991

Н. А. Жиляева

ФГБУН Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: kipnis@ips.ac.ru
Россия, Ленинский просп., 29, Москва, 119991

Список литературы

  1. Leonzio G. // J. CO₂ Util. 2018. V. 27. P. 326.
  2. Joo O.-S., Jung K.-D., Moon I., Rozovskii A. Ya., Lin G. I., Han S.-H., Uhm S.-J. // Ind. Eng. Chem. Res. 1999. V. 38. P. 1808.
  3. Vibhatavata P., Borgard J.-M., Tabarant M., Bianchi D., Mansilla C. // Int. J. Hydrogen Energy. 2013. V. 38. P. 6397.
  4. Martín N., Cirujano F. G. // J. CO₂ Util. 2022. V. 65. P. 102176.
  5. Zhou W., Kang J., Cheng K., He S., Shi J., Zhou C., Zhang Q., Chen J., Peng L., Chen M., Wang Y. // Angew. Chem. Int. Ed. 2018. V. 57. P. 12012.
  6. Li Z., Wang J., Qu Y., Liu H., Tang C., Miao S., Feng Z., An H., Li C. // ACS Catal. 2017. V. 7. P. 8544.
  7. Busca G. Heterogeneous catalytic materials. Solid state chemistry, surface chemistry and catalytic behavior. Ch. 9. Elsevier B. V., 2014. 463 p.
  8. Kunkes E., Behrens M. Methanol Chemistry / In: Chemical Energy Storage, Ed. Schlögl R. Berlin: De Gruyter Textbook, 2013. P. 413.
  9. Etim U. J., Zhang C., Zhong Z. // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 3265.
  10. Meng F., Yang G., Li B., Li Z. // Appl. Catal. A: Gen. 2022. V. 646. P. 118884.
  11. Wang J., Zhang G., Zhu J., Zhang X., Ding F., Zhang A., Guo X., Song C. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 1406.
  12. Li Y., Chen X., Zhang M., Zhu Y., Ren W., Mei Z., Gu M., Pan F. // Catal. Sci. Technol. 2019. V. 9. P. 803.
  13. Kim H.-S., Cook J. B., Lin H., Ko J. S., Tolbert S. H., Ozolins V., Dunn B. // Nature Mater. 2017. V. 16. P. 454.
  14. Noby S. Z., Fakharuddin A., Schupp S., Sultan M., Krumova M., Drescher M., Azarkh M., Boldt K., Schmidt-Mende L. // Mater. Adv. 2022. V. 3. P. 3571.
  15. Zhu M., Tian P., Ford M. E., Chen J., Xu J., Han Y.-F., Wachs I. E. // ACS Catal. 2020. V. 10. P. 7857.
  16. Синев М. Ю. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 4. С. 450.
  17. Doornkamp C., Ponec V. // J. Mol. Catal. A. Chem. 2000. V. 162. P. 19.
  18. Кипнис М. А., Самохин П. В., Волнина Э. А., Магомедова М. В., Туркова Т. В. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 351. (Kipnis M. A., Samokhin P. V., Volnina E. A., Magomedova M. V., Turkova T. V. // Kinet. Catal. 2022. V. 63. № 3. Р. 292.)
  19. Гинье А. Рентгенография кристаллов. Теория и практика. Под ред. акад. Белова Н. В. Москва: Физматгиз, 1961. 604 с. (Guinier, A., Theorie et Technique de la Radiocristallographie. Paris: Dunod, 1956.)
  20. Кипнис М. А., Самохин П. В., Белостоцкий И. А., Туркова Т. В. // Катализ в промышленности. 2017. Т. 17. С. 442. (Kipnis M. A., Samokhin P. V., Belostotskii I. A., Turkova T. V. // Catal. Indust. 2018. V. 10. № 2. Р. 97.)
  21. https://ramanlife.com/library. Обращение 17.02.2023.
  22. Seguin L., Figlarz M., Cavagnat R., Lassègues J.-C. // Spectrochim. Acta. Part A. 1995. V. 51. Р. 1323.
  23. Knözinger H., Jeziorowski H. // J. Phys. Chem. 1978. V. 82. № 18. Р. 2002.
  24. Hu H., Wachs I. E., Bare S. R. // J. Phys. Chem. 1995. V. 99. № 27. Р. 10897.
  25. Liu X., Yang L., Huang M., Li Q., Zhao L., Sang Y., Zhang X., Zhao Z., Liu H., Zhou W. // Appl. Catal. B: Environ. 2022. V. 319. P. 121887.
  26. Catalyst handbook. Ed. M. Twigg. Wolfe Publishing Ltd., 1989. 575 p.
  27. Joubert J., Salameh A., Krakoviack V., Delbecq F., Sautet P., Copéret C., Basset J. M. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 23944.
  28. Ferri D., Bürgi T., Baiker A. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2002. V. 4. P. 2667.
  29. Rabee A. I.M., Zhao D., Cisneros S., Kreyenschulte C. R., Kondratenko V., Bartling S., Kubis C., Kondratenko E. V., Brückner A., Rabeah J. // Appl. Catal. B: Environ. 2023. V. 321. P. 122083.
  30. Yang Y.-N., Huang C.-W., Nguyen V.-H., Wu J. C.-S. // Catal. Commun. 2022. V. 162. P. 106373.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Кривые ТГ, ДСК, ДТГ высушенного при 80°C образца 8Mo.

Скачать (199KB)
3. Рис. 2. Дифрактограммы: γ-Al₂O₃ (1); катализатор 15Mo до (2) и после работы (3); катализатор 8Mo после работы (4); смесь оксидов Mo (8 вес. %) и Al после восстановления (5). На вставке: сравнение участка дифрактограмм 3, 5.

Скачать (210KB)
4. Рис. 3. Спектры комбинационного рассеяния прокаленных образцов и MoO₃.

Скачать (134KB)
5. Рис. 4. Гидрирование CO₂ на катализаторе 8% MoO₃/Al₂O₃: содержание СО (а) и СН4 (б) и конверсия CO₂ (в) при давлении 5 (1) и 1 МПа (2).

Скачать (197KB)
6. Рис. 5. Гидрирование CO₂ на γ-Al₂O₃: содержание СО (а) и конверсия CO₂ (б) при давлении 5 (1) и 1 МПа (2). На врезке: содержание СО при гидрировании CO₂ в пустом реакторе.

Скачать (140KB)
7. Рис. 6. Аррениусовские зависимости производительности синтеза СО в гидрировании CO₂ на катализаторах 8Mo (а) и γ-Al₂O₃ (б) при давлении 5 (1) и 1 МПа (2).

Скачать (127KB)
8. Рис. 7. Влияние давления и температуры на производительность синтеза СО в гидрировании CO₂ в присутствии катализаторов γ-Al₂O₃ (1) и 8Mo (2).

Скачать (70KB)