1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 12, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 12, стр. 1342-1352

Метастабильные висмутсодержащие катализаторы Bi2O3 : GeO2 и Bi2O3 : SiO2 в реакции окислительной димеризации метана

Т. В. Бермешев 1, *, В. П. Жереб 1, 2, Е. В. Рабчевский 3, В. А. Зверев 4, Д. С. Ворошилов 1, А. С. Ясинский 1, Е. В. Мазурова 3, М. П. Бундин 1, А. С. Самойло 1, В. М. Беспалов 1, О. В. Юшкова 1, Е. Ю. Подшибякина 1, Д. В. Хлыстов 1

1 Сибирский федеральный университет
660041 Красноярск, пр. Свободный, 79, Россия

2 Сибирский университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева
660037 Красноярск, пр. им. газеты “Красноярский рабочий”, 31, Россия

3 Институт химии и химической технологии СО Российской академии наук
660036 Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24, Россия

4 ООО “РУСАЛ ИТЦ”
660111 Красноярск, ул. Пограничников, 37, стр. 1, Россия

* E-mail: irbis_btv@mail.ru

Поступила в редакцию 14.04.2022
После доработки 30.05.2022
Принята к публикации 15.06.2022

Аннотация

Исследовано влияние исходного состояния поликристаллов метастабильных соединений Bi2GeO5 и Bi2SiO5 со структурой типа Ауривиллиуса и стекловидной фазы эквимолярного состава Bi2O3 : SiO2 на характеристики катализаторов реакции окислительной димеризации метана (ОДМ), образующихся in situ. Полученные результаты подтверждают влияние газовой среды, состоящей из исходных компонентов катализируемой реакции, на улучшение характеристик катализатора, полученного в процессе термического распада его исходного метастабильного состояния – “эффект самонастраивания” катализатора in situ. Лучшие каталитические свойства в реакции ОДМ проявили продукты распада силиката висмута (Bi2SiO5), а наилучшую активность имел катализатор, образующийся при кристаллизации стекловидной фазы. Показано, что образцы оксидных висмутсодержащих катализаторов проявляют наилучшие свойства при использовании в синтезе исходных реагентов высокой чистоты.

Ключевые слова: окислительная димеризация метана, метастабильная фаза, силикат висмута, германат висмута, аморфный материал, распад

Список литературы

  1. Арутюнов В.С., Крылов О.В. Окислительные превращения метана. М.: Наука, 1998.

  2. Mitchell M.L., Waghorne R.H. Process for the Conversion of Relatively Low Molecular Weight Hydrocarbons, to Higher Molecular Weight Hydrocarbons, Catalyst-Reagents for Such use in Such Process, and the Regeneration Thereof : Pat. 4205194 (US). Publ. 1980.

  3. Куличков А.В., Сладковский Д.А., Кузичкин Н.В., Лисицын Н.В. Перспективные направления переработки природного газа // Изв. СПбГТИ(ТУ). 2014. Т. 23. С. 48–51.

  4. Topping J.A., Cameron N., Murthy M.K. Properties and Structure of Glasses in the System Bi2O3–SiO2–GeO2 // J. Am. Ceram. Soc. 1974. V. 57. № 12. P. 519–521.

  5. Tanimu G., Aitani A.M., Asaoka S., Alasiri H. Oxidative Dehydrogenation of n-Butane to Butadiene Catalyzed by new Mesoporous Mixed Oxides NiO-(beta-Bi2O3)–Bi2SiO5/SBA-15 System // Mol. Catal. 2020. V. 488. P. 110893. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2020.110893

  6. Haldar T., Kumar U., Yadav B.C., Ravi Kanth Kumar V.V. Effect of Direct – Current Biasing On the Adjustable Radio-Frequency Negative Permittivity Characteristics of Bi2SiO5/Multiwall Carbon Nanotube Metacomposites // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 1389–1398. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.08.262

  7. Ke Y., Huang W., Thatikonda S.K. et al. Highly Frequency-, Temperature-, and Bias-Stable Dielectric Properties of 500°C Processed Bi2SiO5 Thin Films with Low Dielectric Loss // Curr. Appl. Phys. 2020. V. 20. P. 751–754. https://doi.org/10.1016/j.cap.2020.03.010

  8. Zou C., Liang M., Yang Z. et al. Flower-Like Bi2SiO5/Bi4MoO9 Heterostructures For Enhanced Photocatalytic Degradation of Ciprofloxacin // Nanotechnology. 2020. V. 31. P. 345604. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab912f

  9. Panyata S., Eitssayeam S., Rujijanagul G. et al. Electrical Properties of Bismuth Germanate (Bi2GeO5) Ferroelectric Glass-Ceramics Prepared by Two Different Methods // Integr. Ferroelectr. 2019. V. 195. P. 187–195. https://doi.org/10.1080/10584587.2019.1570032

  10. Денисова Л.Т., Каргин Ю.Ф., Галиахметова Н.А., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Синтез и исследование высокотемпературной теплоемкости EuBiGeO5 // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 1. С. 3–7.

  11. Wu Y., Li M., Wang X. et al. Preparation and Fluorescence Property of Pure Bi2SiO5 Powders by Pechini Sol-Gel Method // Mater. Manuf. Processes. 2017. V. 32. P. 480–483. https://doi.org/10.1080/10426914.2016.1221081

  12. Жереб В.П., Бермешев Т.В., Каргин Ю.Ф., Мазурова Е.В., Денисов В.М. Фазовый состав и микроструктура продуктов кристаллизации расплава Bi2O3⋅GeO2 при различных условиях охлаждения // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 7. С. 782–797. https://doi.org/10.1134/S0002337X19060162

  13. Жереб В.П., Бермешев Т.В., Тас-Оол Р.Н., Мазурова Е.В., Метелица С.И. Расслаивание в системе Bi2O3–SiO2. Влияние условий охлаждения расплава на фазовый состав и микроструктуру продуктов затвердевания // Изв. АН. Сер. хим. 2021. № 8. C. 1462–1470. https://doi.org/10.1007/s11172-021-3240-1

  14. Жереб В.П. Метастабильные состояния в оксидных висмутсодержащих системах. М.: МАКС Пресс, 2003. 162 с.

  15. Lane G.S., Miro E., Wolf E.E. Methane Oxidative Coupling: II. A Study of Lithium-Titania-Catalyzed Reactions of Methane // Ibid. 1989. V. 119. № 1. P. 161–178. https://doi.org/10.1016/0021-9517(89)90143-7

  16. Voskresenskaya E.N., Kurteeva L.I., Zhereb V.P., Anshits A.G. Oxidative Coupling of Methane Over Oxide Catalysts with Layered Structure // Catal. Today. 1992. V. 13. P. 599–602. https://doi.org/10.1016/0920-5861(92)80093-3

  17. Zhereb V.P., Voskresenskaya E.N., Kurteeva L.T., Kargin V.F., Anshits A.G. Role of Phase Boundary in Heterogeneous Oxide Catalysts for Oxidative Coupling of Methane // React. Kinet. Catal. Lett. 1993. V. 50. № 1/2. P. 327–332. https://doi.org/10.1007/BF02062231

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал