1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Кинетика и катализ
  4. T. 64, № 6, 2023

Кинетика и катализ, 2023, T. 64, № 6, стр. 785-797

Изменение каталитической активности и селективности кобальта в окислении этилена при ступенчатом окислении его поверхности

В. Ю. Бычков a, *, Ю. П. Тюленин a, А. А. Гулин a, В. Н. Корчак a

a ФГБУН ФИЦ химической физики им. Н.Н. Семенова РАН
119991 Москва, ул. Косыгина, 4, Россия

* E-mail: bychkov@chph.ras.ru

Поступила в редакцию 01.02.2023
После доработки 19.04.2023
Принята к публикации 19.04.2023

Аннотация

Изучена зависимость каталитической активности фольги Со в окислении этилена от степени окисленности поверхности Со при ступенчатом окислении фольги. Эксперименты проводили при температурах 500–800°C импульсным методом с попеременной подачей тестовых импульсов смеси 0.2% C2H4–0.25% O2–1% Ar–He и окислительных импульсов смеси 1% O2–1% Ar–He. Степень окисленности поверхности Со-фольги менялась от полностью восстановленной поверхности до глубины окисления порядка сотни “монослоев” оксида кобальта. С помощью ренгенофазового анализа (РФА), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) показано, что на первом этапе ступенчатого окисления (от 0 до ~60 “монослоев” оксида) при всех температурах образуется СоО, и можно проследить изменение морфологии поверхности. В таком состоянии образцы имеют относительно высокую активность в парциальном и глубоком окислении этилена при 500–600°C, однако при 700–800°C глубокое окисление практически отсутствует, и скорость парциального окисления гораздо ниже, чем при 500–600°C. На втором этапе окисления поверхности (от ~60 до ~120 “монослоев” оксида) при 500–600°C наблюдается образование Со3О4, а также постепенное упорядочение кристаллов оксида. В этом состоянии образцы имеют постоянную (500°C) или экстремальную (600°C) активность в глубоком окислении этилена. Напротив, повышение температуры до 800°C приводит к резкому снижению каталитической активности фольги Со в указанном интервале степени окисленности.

Ключевые слова: кобальт, оксиды кобальта, морфология поверхности металла, окисление этилена

Список литературы

  1. Ильичев А.Н., Быховский М.Я., Фаттахова З.Т., Шашкин Д.П., Корчак В.Н. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 5. С. 573. (Il’ichev A.N., Bykhovsky M.Ya., Fattakhova Z.T., Shashkin D.P., Korchak V.N. // Kinet. Catal., 2022. V. 63. P. 505.)

  2. Иванин И.А., Кротова И.Н., Удалова О.В., Занавескин К.Л., Шилина М.И. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 6. С. 757. (Ivanin I.A., Krotova I.N., Udalova O.V., Zanaveskin K.L., Shilina M.I. // Kinet Catal., 2021. V. 62. P. 798.)

  3. Яковенко Р.Е., Бакун В.Г., Зубков И.Н., Папета О.П., Салиев А.Н., Аглиуллин М.Р., Савостьянов А.П. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 4. С. 470. (Yakovenko R.E., Bakun V.G., Zubkov I.N., Papeta O.P., Saliev A.N., Agliullin M.R., Savost’yanov A.P. // Kinet. Catal., 2022. V. 63. P. 399.)

  4. Соломоник И.Г., Грязнов К.О., Пушина Е.А., Приходько Д.Д., Мордкович В.З. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 333. (Solomonik I.G., Gryaznov K.O., Pushina E.A., Prikhodko D.D., Mordkovich V.Z., Kinet. Catal., 2022. V. 63. P. 279.)

  5. Чернавский П.А., Панкина Г.В., Казанцев Р.В., Максимов С.В., Купреенко С.Ю., Харланов А.Н., Елисеев О.Л. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 363. (Chernavskii P.A., Pankina G.V., Kazantsev R.V., Maksimov S.V., Kupreenko S.Yu., Kharlanov A.N., Eliseev O.L. // Kinet. Catal., 2022. V. 63. P. 304.)

  6. Бычков В.Ю., Тюленин Ю.П., Горенберг А.Я., Гулин А.А., Корчак В.Н. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 6. С. 733. (Bychkov V.Yu., Tulenin Yu.P., Gorenberg A.Ya., Gulin A.A., Korchak V.N. // Kinet. Catal., 2021. V. 62. P. 778.)

  7. Bychkov V.Yu., Tulenin Yu.P., Slinko M.M., Gorenberg A.Ya., Shashkin D.P., Korchak V.N. // React. Kinet. Mech. Catal. 2019. V. 128. P. 587.

  8. Osaki T. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 6. С. 797. (Osaki T. // Kinet. Catal., 2019. V. 60. P. 818.)

  9. Zafeiratos A.S., Dintzer T., Teschner D., Blume R., Hävecker M., Knop-Gericke A., Schlögl R. // J. Catal. 2010. V. 269. P. 309.

  10. Melaet G., Ralston W.T., Li C.-S., Alayoglu S., An K., Musselwhite N., Kalkan B., Somorjai G.A. // J. Am. Chem. Soc. 2014. V. 136. P. 2260.

  11. Pollard M.J., Weinstock B.A., Bitterwolf T.E., Griffiths P.R., Newbery A.P., Paine J.B. III // J. Catal. 2008. V. 254. P. 218.

  12. Jain R., Reddy K.P., Ghosalya M.K., Gopinath C.S. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. P. 20296.

  13. Iablokov V., Barbosa R., Pollefeyt G., van Driessche I., Chenakin S., Kruse N. // ACS Catal. 2015. V. 5. P. 5714.

  14. Tang Y., Ma L., Dou J., Andolina C.M., Li Y., Ma H., House S.D., Zhang X., Yang J., Tao F. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. P. 6440.

  15. Hyman M.P., Vohs J.M. // Surf. Sci. 2011. V. 605. P. 383.

  16. Chen J., Guo Q., Wu J., Yang W., Dai D., Chen M., Yang X. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 9139.

  17. Tuti S., Pepe F. // Catal. Lett. 2008. V. 122. P. 196.

  18. Wang Q., Peng Y., Fu J., Kyzas G.Z., Billah S.M.R., An S. // Appl. Catal. B: Environ. 2015. V. 168–169. P. 42.

  19. Xie S., Liu Y., Deng J., Yang J., Zhao X., Han Z., Zhang K., Dai H. // J. Catal. 2017. V. 352. P. 282.

  20. Бычков В.Ю., Тюленин Ю.П., Горенберг А.Я., Корчак В.Н. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 4. С. 561. (Bychkov V.Yu., Tulenin Yu.P., Gorenberg A.Ya., Korchak V.N. // Kinet. Catal., 2020. V. 61. P. 631.)

  21. Benson J.E., Boudart M. // J. Catal. 1965. V. 4. № 6. P. 704.

  22. Holloway P.H. // J. Vac. Sci. Technol. 1981. V. 18. P. 653.

  23. Mitchell D.F., Sewell P.B., Cohen M. // Surf. Sci. 1977. V. 69. P. 310.

  24. Klingerberg B., Grellner F., Borgmann D., Wedler G. // Surf. Sci. 1993. V. 296. P. 374.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Кинетика и катализ

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал