1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Кинетика и катализ
  4. T. 64, № 5, 2023

Кинетика и катализ, 2023, T. 64, № 5, стр. 648-660

Никельсодержащие катализаторы Ni–Ce1–xZrxO2 для процесса метанирования CO2, приготовленные методом пекини

В. П. Пахарукова a, b, *, О. А. Стонкус a, Н. А. Харченко a, b, В. Н. Рогожников a, Ю. А. Чесалов a, А. М. Горлова a, b, А. А. Сараев a, Д. И. Потемкин a, b

a ФГБУН ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
630090 Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 5, Россия

b ФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
630090 Новосибирск, ул. Пирогова, 2, Россия

* E-mail: verapakh@catalysis.ru

Поступила в редакцию 31.01.2023
После доработки 16.03.2023
Принята к публикации 17.03.2023

Аннотация

Методом Пекини приготовлены никельсодержащие катализаторы Ni–Ce1 –xZrxO2 и изучены их каталитические свойства в отношении реакции метанирования СO2. Показано, что катализаторы проявляют высокую каталитическую активность, сопоставимую с активностью промышленного катализатора метанирования НИАП-07-05. Образцы катализаторов охарактеризованы с использованием комплекса рентгенографических методов исследования с проведением экспериментов на синхротронном излучении, методов электронной микроскопии высокого разрешения, спектроскопии комбинационного рассеяния, а также рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Показано, что способ приготовления позволяет достигать высокой дисперсности никельсодержащих частиц, формирующихся при распаде получаемого в ходе синтеза твердого раствора замещения Ni–Ce–Zr–O. Однако из-за эффекта декорирования поверхность никельсодержащих частиц плохо доступна для реагентов. По этой причине катализаторы Ni–Ce1 –xZrxO2, полученные методом Пекини, уступают по активности нанесенным катализаторам Ni/Ce1 –xZrxO22.

Ключевые слова: метанирование CO2, никельсодержащий катализатор, оксид церия-циркония, анализ распределения атомных пар, электронная микроскопия, синхротронное излучение

Список литературы

  1. Bailera M., Lisbona P., Romeo L.M., Espatolero S. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2017. V. 69. P. 292.

  2. Rönsch S., Schneider J., Matthischke S., Schlüter M., Götz M., Lefebvre J., Prabhakaran P., Bajohr S. // Fuel. 2016. V. 166. P. 276.

  3. Hidalgo D., Martín-Marroquín J.M. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2020. V 132. P. 110057.

  4. Wang W., Wang S., Ma X., Gong J. // Chem. Soc. Rev. 2011. V. 40. № 7. P. 3703.

  5. Ashok J., Pati S., Hongmanorom P., Tianxi Z., Junmei C., Kawi S. // Catal. Today. 2020. V. 356. P. 471.

  6. Fan W.K., Tahir M. // J. Environ. Chem. Eng. 2021. V. 9. № 4. P. 105460.

  7. Lee W.J., Li C., Prajitno H., Yoo J., Patel J., Yang Y., Lim S. // Catal. Today. 2021. V. 368. P. 2.

  8. Ли Ч., Бянь Л., Чжу Ц., Ван В. // Кинетика и катализ. 2014. V. 55. № 2. P. 226. (Li Z., Bian L., Zhu Q., Wang W. // Kinet. Catal. 2014. V. 55. № 2. P. 217.)

  9. Le T.A., Kim M.S., Lee S.H., Kim T.W., Park E.D. // Catal. Today. 2017. V. 293–294. P. 89.

  10. Tada S., Shimizu T., Kameyama H., Haneda T., Kikuchi R. // Int. J. Hydrogen Energy. 2012. V. 37. № 7. P. 5527.

  11. Nematollahi B., Rezaei M., Lay E.N. // J. Rare Earths. 2015. V. 33. № 6. P. 619.

  12. Konishcheva M.V., Potemkin D.I., Badmaev S.D., Snytnikov P.V., Paukshtis E.A., Sobyanin V.A., Parmon V.N. // Top. Catal. 2016. V. 59. № 15–16. P. 1424.

  13. Konishcheva M.V., Potemkin D.I., Snytnikov P.V., Sobyanin V.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 20. P. 9978.

  14. Ли Ч., Ли. Б., Ли Ч. // Кинетика и катализ. 2015. V 56. № 3. P. 326. (Li Z., Li B., Li Z., Rong X. // Kinet. Catal. 2015. V. 56. № 3. P. 329.)

  15. Pan Q., Peng J., Sun T., Gao D., Wang S., Wang S. // Fuel Process. Technol. 2014. V. 123. P. 166.

  16. Pakharukova V.P., Potemkin D.I., Stonkus O.A., Kharchenko N.A., Saraev A.A., Gorlova A.M. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. № 37. P. 20538.

  17. Martin N.M., Velin P., Skoglundh M., Bauer M., Carlsson P.-A. // Catal. Sci. Technol. 2017. V. 7. № 5. P. 1086.

  18. Rombi E., Cutrufello M.G., Atzori L., Monaci R., Ardu A., Gazzoli D., Deiana P., Ferino I. // Appl. Catal. A: Gen. 2016. V. 515. P. 144.

  19. Znak L., Stołecki K., Zieliński J. // Catal. Today. 2005. V. 101. № 2. P. 65.

  20. Ashok J., Ang M.L., Kawi S. // Catal. Today. 2017. V. 281. P. 304.

  21. Atzori L., Cutrufello M.G., Meloni D., Onida B., Gazzoli D., Ardu A., Monaci R., Sini M.F., Rombi E. // Front. Chem. Sci. Eng. 2021. V. 15. № 2. P. 251.

  22. Nematollahi B., Rezaei M., Lay E.N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. № 27. P. 8539.

  23. Shan W. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 24. № 1. P. 1.

  24. Bendieb Aberkane A., Yeste M.P., Djazi F., Cauqui M.A. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 15. P. 2627.

  25. Nie W., Zou X., Chen C., Wang X., Ding W., Lu X. // Catalysts. 2017. V. 7. № 12. P. 104.

  26. Пахарукова В.П., Стонкус О.А., Харченко Н.А., Рогожников В.Н., Горлова А.М., Потемкин Д.И. // Журнал структурной химии. 2022. Т. 63. № 9. 97829:1–11. (Pakharukova V.P., Stonkus O.A., Kharchenko N.A., Rogozhnikov V.N., Gorlova A.M., Potemkin D.I. // J. Struct. Chem. 2022. V. 63. № 9. P. 1424.)

  27. Pakharukova V.P., Potemkin D.I., Rogozhnikov V.N., Stonkus O.A., Gorlova A.M., Nikitina N.A., Suprun E.A., Brayko A.S. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 18. P. 3207.

  28. Шмаков А.Н., Мытниченко С.В., Цыбуля С.В., Соловьева Л.П., Толочко Б.П. // Журн. структурной химии. 1994. Т. 35. № 2. С. 85. (Shmakov A.N., Mytnichenko S.V., Tsybulya S.V., Solovyeva L.P., Tolochko B.P. // J. Struct. Chem. 1994. V. 35. № 2. P. 224.)

  29. Piminov P.A., Baranov G.N., Bogomyagkov A.V., Berkaev D.E., Borin V.M., Dorokhov V.L., Karnaev S.E., Kiselev V.A., Levichev E.B., Meshkov O.I., Mishnev S.I., Nikitin S.A., Nikolaev I.B., Sinyatkin S.V., Vobly P.D., Zolotarev K.V., Zhuravlev A.N. // Phys. Procedia. 2016. V. 84. P. 19.

  30. Qiu X., Thompson J.W., Billinge S.J.L. // J. Appl. Crystallogr. 2004. V. 37. № 4. P. 678.

  31. Egami T., Billinge S.J.L. Underneath the Bragg Peaks: Structural analysis of complex materials. Pergamon: New York, 2012.

  32. Farrow C.L., Juhas P., Liu J.W., Bryndin D., Božin E.S., Bloch J., Proffen T., Billinge S.J.L. // J. Phys. Condens. Matter. 2007. V. 19. № 33. P. 335219.

  33. Inorganic Crystal Structure Database (ICSD-for-WWW), Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe, Germany, 2007.

  34. Scofield J.H. // J. Electron Spectros. Relat. Phenomena. 1976. V. 8. № 2. P. 129.

  35. Fairley N. www.casaxps.com

  36. Hernández-Alonso M.D., Belén Hungría A., Martínez-Arias A., Coronado J.M., Carlos Conesa J., Soria J., Fernández-García M. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. V. 6. № 13. P. 3524.

  37. McBride J.R., Hass K.C., Poindexter B.D., Weber W.H. // J. Appl. Phys. 1994. V. 76. № 4. P. 2435.

  38. Lin S., Hao Z., Shen J., Chang X., Huang S., Li M., Ma X. // J. Energy Chem. 2021. V. 59. P. 334.

  39. Zou W., Ge C., Lu M., Wu S., Wang Y., Sun J., Pu Y., Tang C., Gao F., Dong L. // RSC Adv. 2015. V. 5. № 119. P. 98335.

  40. Alders D., Voogt F.C., Hibma T., Sawatzky G.A. // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. № 11. P. 7716.

  41. Van Veenendaal M.A., Sawatzky G.A. // Phys. Rev. Lett. 1993. V. 70. № 16. P. 2459.

  42. Carley A.F., Jackson S.D., O’Shea J.N., Roberts M.W. // Surf. Sci. 1999. V. 440. № 3. P. L868.

  43. Kaichev V.V., Teschner D., Saraev A.A., Kosolobov S.S., Gladky A.Y., Prosvirin I.P., Rudina N.A., Ayupov A.B., Blume R., Hävecker M., Knop-Gericke A., Schlögl R., Latyshev A.V., Bukhtiyarov V.I. // J. Catal. 2016. V. 334. P. 23.

  44. Lorenz P., Finster J., Wendt G., Salyn J.V., Žumadilov E.K., Nefedov V.I. // J. Electron Spectros. Relat. Phenomena. 1979. V. 16. № 3. P. 267.

  45. Bulavchenko O.A., Vinokurov Z.S., Afonasenko T.N., Tsyrul’nikov P.G., Tsybulya S.V., Saraev A.A., Kaichev V.V. // Dalt. Trans. 2015. V. 44. № 35. P. 15499.

  46. Tsunekawa S., Asami K., Ito S., Yashima M., Sugimoto T. // Appl. Surf. Sci. 2005. V. 252. № 5. P. 1651.

  47. Jeon T.S., White J.M., Kwong D.L. // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. № 3. P. 368.

  48. Borchert H., Frolova Y.V., Kaichev V.V., Prosvirin I.P., Alikina G.M., Lukashevich A.I., Zaikovskii V.I., Moroz E.M., Trukhan S.N., Ivanov V.P., Paukshtis E.A., Bukhtiyarov V.I., Sadykov V.A. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. № 12. P. 5728.

  49. Christou S.Y., Álvarez-Galván M.C., Fierro J.L.G., Efstathiou A.M. // Appl. Catal. B: Environ. 2011. V. 106. № 1–2. P. 103.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Кинетика и катализ

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал