SCI Библиотека

С использованием высокотемпературного синтеза получены биметаллические катализаторы реакции восстановления кислорода (ORR) на основе многостенных углеродных нанотрубок, допированных фталоцианинами кобальта, меди и никеля, и модифицированных серебром (MWCNT_CoPc_Ag, MWCNT_CuPc_Ag и WMCNT_NiPc_Ag). Синтез был проведен при 9000C в атмосфере азота. Для определения физико-химических свойств синтезированных катализаторов были использованы методы сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, Рамановской спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и порошковой рентгеновской дифракции. Было изучено влияние высокотемпературного синтеза на текстурные и морфологические свойства материалов. Было показано, что физико-химические параметры материалов в значительной степени зависят от природы металла в составе исходного фталоцианина. Электрокаталитическая активность материалов была исследована методом линейной вольтамперометрии в трёхэлектродной ячейке с вращающимся дисковым электродом и оксидно-ртутным электродом сравнения. Катализатор MWCNT_CoPc_Ag показал высокую электрокаталитическую активность в реакции восстановления кислорода, сравнимую с активностью коммерческого платинового катализатора, а также высокую коррозионную устойчивость.

В работе в высокотемпературном режиме при 1000 0С в инертной атмосфере были синтезированы, би- и триметаллические катализаторы электрохимического восстановления кислорода на основе многостенных углеродных нанотрубок и фталоцианинов металлов: MWCNT_CoPc_NiPc, MWCNT_CuPc_NiPc, MWCNT_CoPc_CuPc и MWCNT_CoPc_CuPc_Pd. Полученные материалы были охарактеризованы методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, а также Рамановской спектроскопии. Были исследованы изменения текстурных характеристик и морфологии при высокотемпературном синтезе электрокатализаторов. Показано, что природа металла в значительной степени изменяет физико-химические характеристики электрокатализаторов, синтезированных на основе углеродных нанотрубок. Был проведен также электрохимический эксперимент в режиме линейной вольтамперометрии с применением трехэлектродной ячейки с дисковым вращающимся электродом. Были рассчитаны основные характеристики процесса электровосстновления кислорода из щелочного электролита, такие как: предельный диффузионный ток, потенциал полуволны и начальный потенциал реакции. Катализатор MWCNT_CoPc_CuPc_Pd показал наибольшую активность в реакции электрохимического восстановления кислорода в щелочной среде, приближающуюся по эффективности к коммерческим платиновым катализаторам, а также высокую коррозионную устойчивость, продемонстрировав снижение активности после 1000 циклов менее 7%.

Получены никель-вольфрамовые сульфидные наноразмаерные катализаторы гидрирования ароматических углеводородов (УВ) путем разложения никель-тиовольфрамовой соли-прекурсора in situ в углеводородном сырье. В качестве прекурсора использован никель-тиовольфраматный комплекс 1- бутил- 1 метилпиперидиния [BMPip]2Ni[WS4]2. Полученные in situ частицы были охарактеризованы методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Показано, что полученные сульфидные Ni–Wчастицы представляют собой нанопластинки, объединенные в мультислойные агломераты; средняя длина Ni–W–S частиц 6 нм, среднее число слоев многослойной упаковке – 3. Каталитическая активность полученных катализаторов была исследована в реакциях гидрирования модельных смесей моно и бициклических ароматических углеводородов и в реакции превращения дибензотиофена в реакторе периодического действия при температуре 350°C и давлении водорода 5.0 МПа. Показана возможность гидрооблагораживания легкого газойля каталитического крекинга (ЛГКК) на исследованных катализаторах.

В работе поднимается вопрос о синтезе и модификации металлорганических молекулярных сит для разделения и сорбции СО2 и СН4. Впервые металлорганическое соединение Сu3(BTС)2 было заключено в углеродную матрицу угля марки МеКС, что позволило стабилизировать Сu3(BTС)2 и сместить разрушение каркасного соединения от 3.1÷7.8 рН для Сu3(BTС)2 до 2.85÷9.90, для Сu3(BTС)2/С соответственно. В работе прbводятся данные дифракционного анализа, рентгенофлуоресцентного спектрального анализа, ИК-спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии, доказывающие строение и химический состав полученных соединений. Проведены испытания по адсорбции азота, паров воды и пиридина, которые позволяют получить текстурные характеристики полученного материала. Как Сu3(BTС)2, так и Сu3(BTС)2/С испытаны на способность аккумулирования СО2 и СН4. Установлено, что модифицирование привело к увеличению адсорбционной емкости по СО2 и СН4. Однако, модифицирование Сu3(BTС)2 благоприятно сказывается на эффективности разделения СО2, СН4 от H2, О2, N2 со степенью разделения равной 3 и 3.8 для СО2 и СН4 относительно неразделимых компонентов H2, О2, N2 соответственно.

Были синтезированы нанесённые катализаторы состава Mo/Al2O3 с носителем, модифицированным добавками (NH4)2SiF6 и H3BO3, и испытаны в реакции метатезиса пропилена в этилен и бутилены. Полученные образцы были исследованы методами низкотемпературной адсорбции–десорбции азота, РФлА, рентгеновского энергодисперсионного анализа, ТПД NH3, спектроскопии КР in situ. Показано, что при модифицировании носителя (NH4)2SiF6, кислотные свойства конечного катализатора не меняются, тогда как взаимодействие γ-Al2O3 c борной кислотой приводит к увеличению общей кислотности конечного катализатора. Модифицирование носителя как (NH4)2SiF6, так и H3BO3 приводит к заметному увеличению активности катализатора, однако способствует его более быстрой дезактивации.

Проведено межцеолитное превращение цеолита FAU в цеолит MFI. Исследовано влияние химического состава исходного сырья, наличия и типа затравочных кристаллов и методики проведения перекристаллизации на физико-химические и каталитические свойства продукта межцеолитного превращения цеолита FAU в цеолит MFI. Подобраны оптимальные условия для осуществления межцеолитного превращения, предложены высокоэффективные методики направленного синтеза цеолитов структурного типа MFI с заданными физико-химическими свойствами и заданным типом активных центров из цеолитов структурного типа FAU без применения темплатов. Проведенный анализ перечисленных факторов, определяющих свойства продуктов превращения, позволил без применения темплатов создать высокоэффективные катализаторы для реакции конверсии метанола в углеводороды с возможностью регулирования каталитических свойств в широких пределах.

Показано, что, используя при синтезе молекулярных сит AlPO-11 в качестве источника алюминия бемиты с различным размером кристаллов и характеристиками пористой структуры, а также изменяя температуру старения алюмофосфатных гелей, можно при последующей кристаллизации получать молекулярное сито AlPO-11 высокой фазовой чистоты с различной морфологией и дисперсностью кристаллов, а также характеристиками вторичной пористой структуры.

В статье показана возможность использования рутенийсодержащих каталитических систем, синтезированных с использованием цеолитов, в процессе гидрирования мальтозы до мальтита. В качестве носителей для рутения применялись различные цеолиты в Н-форме: Zeolite β, Zeolite Y, Zeolite mordenite, Zeolite ZSM-5. Полученные на их основе рутениевые катализаторы показали активность в процессе гидрирования. Наиболее селективным катализатором является Ru/Н-Zeolite Y, который способен проводить процесс гидрирования до высокой конверсии мальтозы (98,4%), при этом селективность по мальтиту составляет 99,2%. Кроме кинетического тестирования, катализаторы были исследованы методом низкотемпературной адсорбции азота и РФЭС. Установлено, что после пропитки цеолитов их удельная площадь поверхности, так и удельная площадь микро и мезо-макропор уменьшается. Данные, полученные с помощью РФЭС, показали, что на поверхности катализаторов присутствуют различные формы рутения (RuO2, Ru(OH)3, Ru0), среди которых преобладали RuO2 и Ru(OH)3, в то время как Ru0 составлял всего около 0,1 ат.%.