1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Кинетика и катализ
  4. T. 64, № 4, 2023

Кинетика и катализ, 2023, T. 64, № 4, стр. 474-485

Влияние состава и метода синтеза катализаторов на основе CoAl-гидроксидов на их свойства в реакции гидрирования фурфурола

Е. О. Кобзарь a, Л. Н. Степанова a, , Н. Н. Леонтьева a, Т. И. Гуляева a, М. В. Тренихин a, А. В. Лавренов a

a Центр новых химических технологий, Институт катализа СО РАН
644040 Омск, ул. Нефтезаводская, 54, Россия

Поступила в редакцию 15.12.2022
После доработки 02.03.2023
Принята к публикации 03.03.2023

Аннотация

Традиционным методом соосаждения и механохимическим способом синтезированы CoAl-гидроксиды с соотношением Co/Al = 2 и 4. Детально исследованы структурные свойства образцов на всех стадиях приготовления катализаторов, превращения, происходящие в ходе восстановления кобальта из соответствующих оксидов, текстурные характеристики прокаленных и восстановленных систем, а также размер, морфология и состав частиц, формирующихся после высокотемпературных обработок. Установлено, что способ синтеза CoAl-гидроксидов оказывает существенное влияние на фазовый состав и свойства полученных систем. Фаза слоистого двойного гидроксида формировалась только в случае использования метода соосаждения. Механохимический способ позволил получить материалы с более развитой удельной поверхностью. Согласно данным, ПЭМ образцы, синтезированные соосаждением (после окислительных и восстановительных обработок), имели структуру типа “ядро–оболочка”, где в состав ядра входили атомы металлического Co, а оболочка преимущественно состояла из CoAl-шпинели. Образцы, приготовленные механохимическим методом, имели на своей поверхности высокодисперсные наночастицы Со. Катализаторы, полученные на основе CoAl-систем, синтезированных механохимическим методом, обладали более высокой активностью в реакции гидрирования фурфурола: его конверсия достигала 97% для образца с соотношением Co/Al = 4. При этом селективность образования фурфурилового спирта для исследованных катализаторов составила практически 100% вне зависимости от метода синтеза и соотношения Co/Al.

Ключевые слова: CoAl-гидроксиды, смешанные оксиды, механохимический метод, гидрирование фурфурола

Список литературы

  1. Ekpeni L.E.N., Benyounis K.Y., Nkem-Ekpeni F., Stokes J., Olabi A.G. // Energy Procedia. 2014. V. 61. P. 1740.

  2. Bozell J.J., Petersen G.R. // Green Chem. 2010. V. 12. № 4. P. 539.

  3. Yan K., Wu G., Lafleur T., Jarvis C. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2014. V. 38. P. 663.

  4. Mishra D.K., Kumar S., Shukla R.S. // Biomass, Biofuels, Biochemicals. 2020. P. 323.

  5. Bremner J.G.M., Keeys R.K.F. // J. Chem. Soc. 1947. P. 1068.

  6. Fulajtárova K., Soták T., Hronec M., Vávra I., Dobročka E., Omastová M. // Appl. Catal. A. 2015. V. 502. P. 78.

  7. Mironenko R.M., Belskaya O.B., Talsi V.P., Likholobov V.A. // J. Catal. 2020. V. 389. P. 721.

  8. Taylor M.J., Durndell L.J., Isaacs M.A., Parlett C.M.A., Wilson K., Lee A.F., Kyriakou G. // Appl. Catal. B: Env. 2016. V. 180. P. 580.

  9. Bhogeswararao S., Srinivas D. // J. Catal. 2015. V. 327. P. 65.

  10. Audemar M., Ciotonea C., De Oliveira Vigier K., Royer S., Ungureanu A., Dragoi B., Dumitriu E., Jérôme F. // ChemSusChem. 2015. V. 8. № 11. P. 1885.

  11. Jiang P., Li X., Gao W., Wang X., Tang Y., Lan K., Wang B., Li R. // Catal. Commun. 2018. V. 111. P. 6.

  12. Gong W., Chen C., Zhang H., Wang G., Zhao H. // Catal. Sci. Technol. 2018. V. 8. № 21. P. 5506.

  13. Chen X., Li H., Luo H., Qiao M. // Appl. Catal. A: Gen. 2002. V. 233. P. 13.

  14. Srivastava S., Mohanty P., Parikh J.K., Dalai A.K., Amritphale S.S., Khare A.K. // Chin. J. Catal. 2015. V. 36. № 7. P. 933.

  15. Mironenko R.M., Likholobov V.A., Belskaya O.B. // Russ. Chem. Rev. 2022. V. 91. № 1. RCR5017.

  16. Mascolo G., Mascolo M.C. // Micropor. Mesopor. Mater. 2015. V. 214. P. 246.

  17. Sulmonetti T.P., Pang S.H., Claure M.T., Lee S., Cullen D.A., Agrawal P.K., Jones C.W. // Appl. Catal. A: Gen. 2016. V. 517. P. 187.

  18. Bertolini G.R., Jiménez-Gómez C.P., Cecilia J.A., Maireles-Torres P. // Catalysts. 2020. V. 10. № 5. P. 486.

  19. Wu J., Gao G., Li J., Sun P., Long X., Li F. // Appl. Catal. B: Env. 2017. V. 203. P. 227.

  20. Wang T., Hu A., Wang H., Xia Y. // J. Chin. Chem. Soc. 2019. V. 66. № 12. P. 1610.

  21. Shao Y., Wang J., Sun K., Gao G., Li C., Zhang L., Zhang S., Xu L., Hu G., Hu X. // Renew. Energy. 2021. V. 170. P. 1114.

  22. Rudolf C., Dragoi B., Ungureanu A., Chirieac A., Royer S., Nastro A., Dumitriu E. // Catal. Sci. Technol. 2014. V. 4. № 1. P. 179.

  23. Biabani-Ravandi A., Rezaei M., Fattah Z. // Proc. Saf. Environ. Prot. 2013. V. 91. № 6. P. 489.

  24. Степанова Л.Н., Бельская О.Б., Василевич А.В., Леонтьева Н.Н., Бакланова О.Н., Лихолобов В.А. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 4. С. 506. (Stepanova L.N., Belskaya O.B., Vasilevich A.V., Leont’eva N.N., Baklanova O.N., Likholobov V.A. // Kinet. Catal. 2018. V. 59. № 4. P. 521.)

  25. Lee S.-B., Ko E.-H., Park J.Y., Oh J.-M. // Nanomater. 2021. V. 11. № 5. P. 1153.

  26. Bukhtiyarova M.V. // J. Solid State Chem. 2018. V. 269. P. 494.

  27. Tongamp W., Zhang Q., Saito F. // Powder Technol. 2008. V. 185. № 1. P. 43.

  28. Khusnutdinov V.P., Isupov V.P. // Inorg. Mater. 2008. V. 44. № 3. P. 263.

  29. Stepanova L.N., Kobzar E.O., Leont’eva N.N., Gulyaeva T.I., Vasilevich A.V., Babenko A.V., Serkova A.N., Salanov A.N., Belskaya O.B. // J. Alloys Compd. 2021. V. 890. P. 161902.

  30. Wang B., Qu J., Li X., He X., Zhang Q. // J. Am. Ceram. Soc. 2016. V. 99. № 9. P. 2882.

  31. Zhang X., Li S. // Appl. Surf. Sci. 2013. V. 274. P. 158.

  32. Zhu J., Zeng B., Mo L., Jin F., Deng M., Zhang Q. // Appl. Clay Sci. 2021. V. 206. P. 106070.

  33. Ay A.N., Zümreoglu-Karan B., Mafra L. // Z. Anorg. Allg. Chem. 2009. V. 635. № 9. P. 1470.

  34. Teodorescu F., Slabu A.I., Pavel O.D., Zăvoianu R. // Catal. Commun. 2019. V. 133. P. 105829.

  35. Kobzar E.O., Stepanova L.N., Leont’eva N.N., Belskaya O.B. // AIP Conf. Proc. 2020. V. 2310. 030010.

  36. Ferencz Z., Kukovecz Á., Kónya Z., Sipos P., Pálinkó I. // Appl. Clay Sci. 2015. V. 112. P. 94.

  37. Ferencz Z., Szabados M., Ádok-Sipiczki M., Kukovecz Á., Kónya Z., Sipos P., Pálinkó I. // J. Mater. Sci. 2014. V. 49. № 24. P. 8478.

  38. Qu J., He X., Chen M., Huang P., Zhang Q., Liu X. // J. Solid State Chem. 2017. V. 250. P. 1.

  39. Qu J., He X., Li X., Ai Z., Li Y., Zhang Q., Liu X. // RSC Adv. 2017. V. 7. № 50. P. 31466.

  40. Ferencz Z., Szabados M., Varga G., Csendes Z., Kuko-vecz Á., Kónya Z., Carlson S., Sipos P., Pálinkó I. // J. Solid State Chem. 2016. V. 233. P. 236.

  41. Qu J., He X., Chen M., Hu H., Zhang Q., Liu X. // Mater. Chem. Phys. 2017. V. 191. P. 173.

  42. Qu J., He X., Wang B., Zhong L., Wan L., Li X., Song S., Zhang Q. // Appl. Clay Sci. 2016. V. 120. P. 24.

  43. Stepanova L.N., Belskaya O.B., Vasilevich A.V., Gulyaeva T.I., Leont’eva N.N., Serkova A.N., Salanov A.N., Likholobov V.A. // Catal. Today. 2019. V. 357. P. 638.

  44. Stepanova L.N., Belskaya O.B., Baklanova O.N., Vasilevich A.V., Likholobov V.A. // Procedia Eng. 2016. V. 152. P. 672.

  45. Stepanova L.N., Mironenko R.M., Kobzar E.O., Leont’eva N.N., Gulyaeva T.I., Vasilevich A.V., Serkova A.N., Salanov A.N., Lavrenov A.V. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2022. V. 3. № 4. P. 400.

  46. Wang Y., Miao Y., Li S., Gao L., Xiao G. // Mol. Catal. 2017. V. 436. P. 128.

  47. Chen X., Li H., Luo H., Qiao M. // Appl. Catal. A. 2002. V. 233. № 1. P. 13.

  48. Arnoldy P., Moulijn J.A. // J. Catal. 1985. V. 93. № 1. P. 38.

  49. Ribet S., Tichit D., Coq B., Ducourant B., Morato F. // J. Solid State Chem. 1999. V. 142. № 2. P. 382.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Кинетика и катализ

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал