Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола
Изучена каталитическая активность нанокомпозитных материалов на основе нанесенных из коллоидного раствора на активированный уголь, азотсодержащие углеродные нанотрубки, графит и γ-Аl₂О₃ наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола. Обнаружено существенное влияние природы углеродного но...
Saved in:
| Date: | 2017 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2017
|
| Series: | Доповіді НАН України |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126545 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола / Е.Ю. Калишин, В.В. Ордынский, И.Б. Бычко, З.В. Кайданович, А.И. Трипольский, П.Е. Стрижак // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 3. — С. 63-69. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-126545 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1265452017-11-27T03:02:31Z Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола Калишин, Е.Ю. Ордынский, В.В. Бычко, И.Б. Кайданович, З.В. Трипольский, А.И. Стрижак, П.Е. Хімія Изучена каталитическая активность нанокомпозитных материалов на основе нанесенных из коллоидного раствора на активированный уголь, азотсодержащие углеродные нанотрубки, графит и γ-Аl₂О₃ наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола. Обнаружено существенное влияние природы углеродного носителя на активность таких катализаторов. Показано, что коллоидный палладий характеризуется наибольшей активностью. Установлено, что использование носителей, способных необратимо взаимодействовать с продуктами реакции, существенно снижает удельную каталитическую активность нанесенных катализаторов. Досліджено каталітичну активність нанокомпозитних матеріалів на основі нанесених з колоїдного розчину на активоване вугілля, азотвмісні вуглецеві нанотрубки, графіт і γ-Аl₂О₃ наночастинок паладію в реакції гідрування о-нітротолуолів. Виявлено істотний вплив природи вуглецевого носія на активність таких каталізаторів. Показано, що колоїдний паладій характеризується найбільшою активністю. Встановлено, що застосування носіїв, які здатні необоротно взаємодіяти з продуктами реакції, істотно знижує питому каталітичну активність нанесених каталізаторів. The catalytic activity of nanocomposite materials with palladium nanoparticles deposited from a colloidal solution on activated carbon, nitrogen-containing carbon nanotubes, graphite, and γ-Аl₂О₃ in the o-nitrotoluene hydrogenation is studied. A significant effect of the carbon support nature on the catalyst activity is found. It is shown that the highest activity is revealed by colloidal palladium. In the case of supports strongly interacting with reaction products, the catalytic activity of supported catalysts significantly reduces. 2017 Article Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола / Е.Ю. Калишин, В.В. Ордынский, И.Б. Бычко, З.В. Кайданович, А.И. Трипольский, П.Е. Стрижак // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 3. — С. 63-69. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2017.03.063 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126545 544.478.1 ru Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Калишин, Е.Ю. Ордынский, В.В. Бычко, И.Б. Кайданович, З.В. Трипольский, А.И. Стрижак, П.Е. Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола Доповіді НАН України |
| description |
Изучена каталитическая активность нанокомпозитных материалов на основе нанесенных из коллоидного раствора на активированный уголь, азотсодержащие углеродные нанотрубки, графит и γ-Аl₂О₃ наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола. Обнаружено существенное влияние природы
углеродного носителя на активность таких катализаторов. Показано, что коллоидный палладий характеризуется наибольшей активностью. Установлено, что использование носителей, способных необратимо
взаимодействовать с продуктами реакции, существенно снижает удельную каталитическую активность
нанесенных катализаторов. |
| format |
Article |
| author |
Калишин, Е.Ю. Ордынский, В.В. Бычко, И.Б. Кайданович, З.В. Трипольский, А.И. Стрижак, П.Е. |
| author_facet |
Калишин, Е.Ю. Ордынский, В.В. Бычко, И.Б. Кайданович, З.В. Трипольский, А.И. Стрижак, П.Е. |
| author_sort |
Калишин, Е.Ю. |
| title |
Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола |
| title_short |
Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола |
| title_full |
Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола |
| title_fullStr |
Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола |
| title_full_unstemmed |
Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола |
| title_sort |
влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2017 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126545 |
| citation_txt |
Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола / Е.Ю. Калишин, В.В. Ордынский, И.Б. Бычко, З.В. Кайданович, А.И. Трипольский, П.Е. Стрижак // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 3. — С. 63-69. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT kališineû vliânieprirodynositelânakatalitičeskuûaktivnostʹnanočasticpalladiâvreakciigidrirovaniâonitrotoluola AT ordynskijvv vliânieprirodynositelânakatalitičeskuûaktivnostʹnanočasticpalladiâvreakciigidrirovaniâonitrotoluola AT byčkoib vliânieprirodynositelânakatalitičeskuûaktivnostʹnanočasticpalladiâvreakciigidrirovaniâonitrotoluola AT kajdanovičzv vliânieprirodynositelânakatalitičeskuûaktivnostʹnanočasticpalladiâvreakciigidrirovaniâonitrotoluola AT tripolʹskijai vliânieprirodynositelânakatalitičeskuûaktivnostʹnanočasticpalladiâvreakciigidrirovaniâonitrotoluola AT strižakpe vliânieprirodynositelânakatalitičeskuûaktivnostʹnanočasticpalladiâvreakciigidrirovaniâonitrotoluola |
| first_indexed |
2025-07-09T05:14:16Z |
| last_indexed |
2025-07-09T05:14:16Z |
| _version_ |
1837145061225136128 |
| fulltext |
63ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 3
doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2017.03.063
УДК 544.478.1
Е.Ю. Калишин, В.В. Ордынский, И.Б. Бычко,
З.В. Кайданович, А.И. Трипольский, П.Е. Стрижак
Институт физической химии им. Л.В. Писаржевского НАН Украины, Киев
E-mail: kalishyn.yevhen@gmail.com
Влияние природы носителя
на каталитическую активность наночастиц палладия
в реакции гидрирования о-нитротолуола
Представлено членом-корреспондентом НАН Украины П.Е. Стрижаком
Изучена каталитическая активность нанокомпозитных материалов на основе нанесенных из коллоидно-
го раствора на активированный уголь, азотсодержащие углеродные нанотрубки, графит и γ-Аl2О3 нано-
частиц палладия в реакции гидрирования о-нитротолуола. Обнаружено существенное влияние природы
углеродного носителя на активность таких катализаторов. Показано, что коллоидный палладий харак-
теризуется наибольшей активностью. Установлено, что использование носителей, способных необратимо
взаимодействовать с продуктами реакции, существенно снижает удельную каталитическую активность
нанесенных катализаторов.
Ключевые слова: наночастицы палладия, размерный эффект, гидрирование этилена.
Нанесенные на уголь Pd-содержащие катализаторы широко используются в процессах ги-
дрирования тонкого органического синтеза и промышленности, в частности в реакциях
жидкофазного гидрирования нитротолуолов в толуидины [1]. Такой процесс является важ-
ной стадией в промышленности в производстве крезолов, трифенилметанового, сернистых
и азокрасителей, ингибиторов коррозии и получения хлортолуолов [2].
Активность палладиевых катализаторов существенно зависит от целого ряда факторов,
наиболее важным из которых является дисперсность нанесенного металла. Изменение ка-
талитической активности и селективности при переходе от макроскопических объектов к
наночастицам размером 2—10 нм обусловлено изменением ряда физико-химических пока-
зателей, в частности энергии электронных переходов, температуры плавления, магнитных
свойств, удельной поверхности активной фазы катализатора и тому подобное [3—5].
Носитель вследствие наличия ряда поверхностных физико-химических свойств (по-
лярность, липо- или гидрофильность, кислотность/основность) взаимодействует с субстра-
том, тем самым влияя на протекание химической реакции, что может привести к побочным
эффектам [6]. В результате взаимодействия носителя с нанесенным металлом могут изме-
© Е.Ю. Калишин, В.В. Ордынский, И.Б. Бычко, З.В. Кайданович, А.И. Трипольский, П.Е. Стрижак, 2017
64 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 3
Е.Ю. Калишин, В.В. Ордынский, И.Б. Бычко, З.В. Кайданович, А.И. Трипольский, П.Е. Стрижак
няться структурные и электронные свойства металла, которые, в свою очередь, оказыва-
ют влияние на протекание процессов на поверхности активной фазы катализатора, т. е. на
стадии адсорбции/десорбции (энтальпии и энергии активации) и поверхностные реакции
(энергии активации) [7].
Высокую активность катализаторов жидкофазного гидрирования обеспечивает ис-
пользование углеродных материалов в качестве носителей [8]. Активность нанесенных на
углеродные носители палладиевых катализаторов существенным образом зависит от ряда
факторов, главными из которых можно выделить такие, как дисперсность нанесенного
палладия, природа и структура, в частности пористость, углеродного носителя, а также
природа и концентрация кислородсодержащих функциональных групп [9]. Дисперсность
палладия, соответственно размер наночастиц палладия, в основном определяется спосо-
бом нанесения металла, или палладиевых солей на носитель, количеством нанесенного
палладия, структурой поверхности углеродного носителя и способом восстановления и
термообработки катализатора [10]. Соответственно, увеличение содержания палладия и
необходимость восстановления при повышенных температурах приводит к образованию
наночастиц большего размера, уменьшению производительности катализаторов с высо-
ким содержанием палладия (например, 10 %) по сравнению с катализаторами с меньшим
содержанием металла [11].
Пористая структура носителя обычно существенно влияет на активность катализато-
ра “палладий на угле”, поскольку на носителях с развитой структурой микропор значи-
тельная часть наночастиц палладия инкапсулирована в микропорах, что затрудняет до-
ступ к поверхности объемных молекул, следовательно, активность таких катализаторов
снижается [12]. Таким образом, для создания оптимального катализатора в каждом случае
необходимо разрабатывать индивидуальную методику приготовления с учетом многих
факторов.
Существующие методики приготовления катализаторов обычно базируются на мето-
дах пропитки или осаждения солей палладия с последующим восстановлением [8]. Целью
настоящего исследования является разработка метода получения нанокомпозитных мате-
риалов на основе нанесенных наночастиц палладия контролируемого размера и установ-
ление влияния носителя на активность нанесенного палладия. Для этого соответствующий
носитель пропитывали раствором, содержащим наночастицы палладия заданного размера.
Размер нанесенных наночастиц определяли размером наночастиц в коллоидном раство-
ре, который остается неизменным после нанесения наночастиц на носитель. Каталитиче-
скую активность полученных материалов изучали в жидкофазной реакции гидрирования
о-нитротолуола.
Экспериментальная часть. В работе использовали следующие реактивы: РdСl2 (99,9 %),
поливинилпирролидон (99,95 %, М = 58000), этиленгликоль (“х. ч”), натрия гидроокись
(“ч. д. а.”), ацетон (“х. ч.”), этиловый спирт (96 %), о-нитротолуол (99 %).
В качестве углеродных носителей использовали активированный уголь СКТ, азотсо-
держащие углеродные нанотрубки, графит и γ-Аl2О3.
Синтез коллоидного раствора наночастиц палладия проводили согласно методикам [13,
14]. Навески поливинилпирролидона и гидроксида натрия растворяли в этиленгликоле при
постоянном интенсивном перемешивании и нагревании с обратным холодильником. Полу-
65ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 3
Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции ...
ченную реакционную смесь нагревали до 120 °С и медленно по каплям добавляли водный
раствор PdCl2. Полученный раствор выдерживали при 120 °С в течение 60 мин и охлажда-
ли до комнатной температуры. Образовавшийся коллоид, содержащий стабилизированные
поливинилпирролидоном наночастицы палладия, осаждали ацетоном при перемешивании
с последующим редиспергированием выпавшего осадка в этиловом спирте.
Катализаторы с нанесенными наночастицами палладия на углеродный носитель полу-
чали следующим образом. К предварительно высушенным при 200 °С углеродным носите-
лям добавляли необходимый объем коллоидного раствора, исходя из содержания 1 % Pd в
готовом катализаторе, и высушивали, периодически перемешивая, при 75—80 °С, не допу-
ская закипания раствора, с дальнейшим высушиванием при 160 °С в течение 4 ч.
Нанесение наночастиц палладия на γ-Аl2О3 осуществляли следующим образом. Носи-
тель предварительно измельчали, отбирали фракцию 0,25—0,5 мм, прокаливали при 550 °С
в муфельной печи. Охлажденный γ-Аl2О3 смешивали с соответствующим количеством кол-
лоида палладия для получения 1 % Рd/γ-Аl2О3 и упаривали при 75 °С с периодическим
Рис. 1. ПЭМ-изображения наночас-
тиц палладия в коллоидном раство-
ре (а), образцов с нанесенными на-
ночастицами палладия на СКТ (б),
γ-Аl2О3 (в), N-УНТ (г) и гистограм-
ма распределения наночастиц пал-
ладия по размерам (д)
66 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 3
Е.Ю. Калишин, В.В. Ордынский, И.Б. Бычко, З.В. Кайданович, А.И. Трипольский, П.Е. Стрижак
Значения удельной поверхности,
определенной методом БЭТ, содержание
и концентрация кислотных центров носителя
Носитель
Поверхность,
м2/г
Содержание
кислотных центров,
мкмоль/г
(количество групп
на 1 нм2)
СКТ 970 87 (0,05)
Графит 25 16 (0,4)
N-УНТ 175 500 (1,7)
γ-Аl2О3 240 350 (1,0)
Рис. 2. Активность полученных образцов в ре-
акции жидкофазного гидрирования о-нит ро-
толуола (Т = 50 оС, t = 60 мин, mPd = 2,5 мг, V =
= 24 мл, Со-нитротолуол = 0,1 М)
перемешиванием до полного высыхания катализатора. Образовавшуюся массу высушива-
ли при 120 °С в течение 4 ч.
Образцы для получения ПЭМ-изображений готовили путем нанесения капли коллоид-
ного раствора наночастиц в этиловом спирте на медную сетку, покрытую тонкой углерод-
ной пленкой. Для построения диаграмм распределения частиц по размерам использовали
выборку из 600—800 частиц. Образцы Рd/γ-Аl2О3 растирали в агатовой ступке до порошко-
образного состояния и диспергировали в этиловом спирте, после чего аналогичным образом
получали ПЭМ-изображения. Исследование наночастиц палладия проводили с помощью
просвечивающего электронного микроскопа ПЭМ-125К.
Содержание и концентрацию кислотных центров определяли по методу Бёма, который
сводится к следующему [15]. Навеску образца выдерживали в 0,05 н растворе NaOH в те-
чение суток, после чего образец отфильтровывали и в фильтрат добавляли заданный объ-
ем соляной кислоты. Полученную пробу титровали потенциометрически 0,05 н раствором
едкого натра.
Активность полученных катализаторов изучали в реакции жидкофазного гидрирова-
ния о-нитротолуола статическим методом согласно следующей методике. В 25 мл 0,1 М
раствора о-нитротолуола в этаноле вносили навеску катализатора, после чего в реакцион-
ную смесь барботировали водород при 50 °С в течение 60 мин. После проведения реакции
катализатор отфильтровывали и фильтрат анализировали с помощью УФ спектрометра с
использованием калибровочных графиков. Во всех случаях масса палладия в реакции со-
ставляла 2,5 мг.
Результаты и их обсуждение. На рис. 1 приведены типичные ПЭМ-изображения на-
ночастиц палладия в коллоидном растворе и образцов Рd/СКТ, Рd/N-УНТ, Рd/γ-Аl2О3, а
также соответствующая гистограмма распределения частиц по размерам. Анализ получен-
ных данных показывает, что наночастицы палладия при осаждении на подложку относи-
тельно равномерно распределяются по поверхности носителя, не агрегируют и не образуют
агломератов. В образце преобладают наночастицы с диаметром 5—8 нм, средний диаметр
которых составляет 5,5 нм. Распределение по размерам наночастиц является гауссовым со
среднеквадратическим отклонением σ = 1,3 нм.
67ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 3
Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции ...
В таблице приведены значения поверхности носителей, определенные методом БЭТ
по изотермам адсорбции/десорбции азота, и содержание поверхностных кислотных цен-
тров, определенных методом титрования по Бёму. Анализ полученных данных показыва-
ет, что, несмотря на наиболее развитую поверхность, концентрация кислотных центров
в образце СКТ наименьшая, в то время как наибольшая концентрация характерна для
образца N-УНТ.
Как следует из результатов каталитического эксперимента (рис. 2), ненанесенные на-
ночастицы палладия обладают наибольшей каталитической активностью. Нанесение нано-
частиц палладия на такие носители, как графит или активированный уголь СКТ приводит
к заметному снижению активности в среднем на 15 %. Частицы палладия, нанесенные на
углеродные нанотрубки, характеризуются каталитической активностью в два, а нанесенные
на оксид алюминия — в три раза меньшей.
Поскольку во всех экспериментах количество и размер частиц были одинаковы, мы
исходим из того, что активная поверхность палладия также одна и та же. Уменьшение ка-
талитической активности палладия в случае его нанесения на графит и уголь СКТ может
быть связано с экранированием одной из граней наночастиц поверхностью носителя. При
этом наличие развитой пористой структуры в СКТ создает дополнительные диффузионные
ограничения, что приводит к еще большему снижению активности катализатора Pd/CKT
по сравнению с Pd/графит. Однако более существенное снижение активности наночастиц
палладия, нанесенных на N-УНТ и γ-Аl2О3, простым экранированием одной из граней на-
ночастиц носителем объяснить нельзя.
Кислотность N-УНТ и γ-Аl2О3 в целом существенно больше, чем остальных но-
сителей. Поскольку продуктом реакции является такое сильное основание, как амин,
вполне вероятно, что при гидрировании нитротолуола на палладии образовавшийся то-
луидин взаимодействует с кислотными группами на носителе N-УНТ и γ-Аl2О3. Такое
взаимодействие, скорее всего, может приводить не только к необратимой адсорбции, но
и к процессам олигомеризации, в результате чего выход продукта реакции существен-
но снижается. При этом более существенное снижение активности в случае носителя
γ-Аl2О3 связано, скорее всего, не с кислотностью, а с развитой пористой структурой ок-
сида алюминия, которая способствует ограничению транспорта реагентов к активному
компоненту в порах в случае олигомеризации продуктов реакции в порах. Такая про-
блема для носителя N-УНТ отсутствует, поскольку поверхность нанотрубок является
равнодоступной для всех реагентов.
Таким образом, показано, что каталитическая активность монодисперсных наноча-
стиц палладия в реакции гидрирования нитротолуола существенно зависит от природы
носителя. При нанесении наночастиц палладия удельная массовая каталитическая ак-
тивность уменьшается вследствие уменьшения активной поверхности. Кроме того, на-
личие на поверхности носителя кислотных центров приводит к необратимой адсорбции
на них продуктов реакции, что также снижает каталитическую активность нанесенных
катализаторов.
68 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 3
Е.Ю. Калишин, В.В. Ордынский, И.Б. Бычко, З.В. Кайданович, А.И. Трипольский, П.Е. Стрижак
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Blondet F.P., Vincent T., Guibal E. Hydrogenation of nitrotoluene using palladium supported on chitosan
hollow fiber: catalyst characterization and influence of operative parameters studied by experimental design
methodology. Int. J. Biol. Macromol. 2008. 43, Iss. 1. Р. 69—78.
2. Acton Q. A. Advances in Toluene Research and Application. Atlanta: Scholarly Editions, 2013. 77 р.
3. Hansen P. L., Wagner J. B., Helveg S. et al. Atom-resolved imaging of Dynamic Shape Changes in Supported
Copper Nanocrystals. Science. 2002. 295, Iss. 5562. P. 2053—2055.
4. Wu Z., Chen J., Di Q., Zhang M. Size-controlled synthesis of a supported Ni nanoparticle catalyst for selec-
tive hydrogenation of p-nitrophenol to p-aminophenol. Catal. Commun. 2012. 18. P. 55—59.
5. Kim H., Lim S. C., Lee Y. H. Size effect of two-dimensional thermal radiation. Phys. Lett. A. 2011. 375, Iss. 27.
P. 2661—2664.
6. Borodziński A., Cybulski A. The kinetic model of hydrogenation of acetylene—ethylene mixtures over palla-
dium surface covered by carbonaceous deposits. Appl. Catal. A-Gen. 2000. 198, Iss. 1—2. P. 51—66.
7. Yen P.W., Chou T.C. Temperature programmed oxidation of palladium catalyst: effect of support on the oxy-
gen adsorption behavior. Appl. Catal. A-Gen. 2000. 198, Iss. 1—2. P. 23—31.
8. Toebes M. L., van Dillen J. A., de Jong K. P. Synthesis of supported palladium catalysts. J. Mol. Catal. A-Chem.
2001. 173, Iss. 1—2. P. 75—98.
9. Rodriguez-Reinoso F. The role of carbon materials in heterogeneous catalysis. Carbon. 1998. 36, Iss. 3. P. 159—175.
10. Roth D., Gélin P., Kaddouri A. et. al. Oxidation behavior and catalytic properties of Pd/Al2O3 catalysts in the
total oxidation of methane. Catal. Today. 2006. 112, Iss. 1—4. Р. 134—138.
11. Pisanu A.M., Gigola C.E. NO decomposition and NO reduction by CO over Pd/α-Al2O3. Appl. Catal. B-En-
viron. 1999. 20, Iss. 3. Р. 179—189.
12. Ng Y.H., Ikeda S., Harada T. et. al. High Sintering Resistance of Platinum Nanoparticles Embedded in a Mi-
croporous Hollow Carbon Shell Fabricated Through a Photocatalytic Reaction. Langmuir. 2008. 24, Iss. 12.
P. 6307—6312.
13. Xiong Y., Chen J., Wiley B. et. al. Understanding the Role of Oxidative Etching in the Polyol Synthesis of Pd
Nanoparticles with Uniform Shape and Size. J. Am. Chem. Soc. 2005. 127, Iss. 20. Р. 7332—7333.
14. Grace A.N., Pandian K. One pot synthesis of polymer protected Pt, Pd, Ag and Ru nanoparticles and nano-
prisms under reflux and microwave mode of heating in glycerol—A comparative study. Mat. Chem. Phys. 2007.
104, Iss. 1. Р.191—198.
15. Boehm H.P. Some aspects of the surface chemistry of carbon blacks and other carbons. Carbon. 1994. 32,
Iss. 5. P. 759—769.
Поступило в редакцию 28.07.2016
REFERENCES
1. Blondet, F. R., Vincent, T., Guibal, E. (2008). Hydrogenation of nitrotoluene using palladium supported on
chitosan hollow fiber: catalyst characterization and influence of operative parameters studied by experimental
design methodology. Int. J. Biol. Macromol., 43, Iss. 1, pp. 69-78.
2. Acton, Q. A. (2013). Advances in Toluene Research and Application. Atlanta: Scholarly Editions.
3. Hansen, P. L., Wagner, J. B., Helveg, S., Rostrup-Nielsen, J. R., Clausen, B. S. & Topsoe. H. (2002). Atom-Re-
solved Imaging of Dynamic Shape Changes in Supported Copper Nanocrystals. Science, 295, Iss. 5562,
pp. 2053-2055. doi: https://doi.org/10.1126/science.1069325
4. Wu, Z., Chen, J. & Di, Q., Zhang, M. (2012). Size-controlled synthesis of a supported Ni nanoparticle catalyst
for selective hydrogenation of p-nitrophenol to p-aminophenol. Catal. Commun., 18, pp. 55-59.
5. Kim, H., Lim., S. C. & Lee, Y. H. (2011). Size effect of two-dimensional thermal radiation. Phys. Lett. A., 375,
Iss. 27, pp. 2661-2664.
6. Borodzinski, A. & Cybulski, A. (2000). The kinetic model of hydrogenation of acetylene-ethylene mixtures
over palladium surface covered by carbonaceous deposits. Appl. Catal. A-Gen., 198, Iss. 1-2, pp. 51-66.
7. Yen, P. W. & Chou, T. C. (2000). Temperature programmed oxidation of palladium catalyst: effect of support on
the oxygen adsorption behavior. Appl. Catal. A-Gen., 198, Iss. 1-2, pp. 23-31.
8. Toebes, M. L., van Dillen, J. A. & de Jong K. P. (2001). Synthesis of supported palladium catalysts. J. Mol.
Catal. A-Chem., 173, Iss. 1-2, pp. 75-98.
69ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 3
Влияние природы носителя на каталитическую активность наночастиц палладия в реакции ...
9. Rodriguez-Reinoso, F. (1998). The role of carbon materials in heterogeneous catalysis. Carbon, 36, Iss. 3, pp.
159-175.
10. Roth, D., Celin, P., Kaddouri, A., Garbowski, E., Primet, M. & Tena, E. (2006). Oxidation behaviour and
catalytic properties of Pd/Al2O3 catalysts in the total oxidation of methane. Catal. Today, 112, Iss. 1-4, pp.
134-138.
11. Pisanu, A. M., Gigola, C. E. (1999). NO decomposition and NO reduction by CO over Pd/α-Al2O3. Appl.
Catal. B-Environ., 20, Iss. 3, pp. 179-189.
12. Ng, Y. H., Ikeda, S., Harada, T. et al. (2008). High Sintering Resistance of Platinum Nanoparticles Embedded
in a Microporous Hollow Carbon Shell Fabricated Through a Photocatalytic Reaction. Langmuir. 24, Iss. 12,
pp. 6307-6312.
13. Xiong Y., Chen, J., Wiley, B., Xia, Y. & Yin, Y. (2005). Understanding the Role of Oxidative Etching in the
Polyol Synthesis of Pd Nanoparticles with Uniform Shape and Size. J. Am. Chem. Soc., 127, Iss. 20, pp. 7332-
7333. doi: https://doi.org/ 10.1021/ja0513741.
14. Grace, A. N. & Pandian, K. (2007). One pot synthesis of polymer protected Pt, Pd, Ag and Ru nanoparticles
and nanoprisms under reflux and microwave mode of heating in glycerol-A comparative study. Mat. Chem.
Phys., 104, Iss. 1, pp. 191-198.
15. Boehm, H. P. (1994). Some aspects of the surface chemistry of carbon blacks and other carbons. Carbon, 32,
Iss. 5, pp. 759-769.
Received 28.07.2016
Є.Ю. Калішин, В.В. Ординський, І.Б. Бичко,
З.В. Кайданович, А.І. Трипольський, П.Є. Стрижак
Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України, Київ
E-mail: kalishyn.yevhen@gmail.com
ВПЛИВ ПРИРОДИ НОСІЯ НА КАТАЛІТИЧНУ АКТИВНІСТЬ
НАНОЧАСТИНОК ПАЛАДІЮ В РЕАКЦІЇ ГІДРУВАННЯ о-НІТРОТОЛУОЛУ
Досліджено каталітичну активність нанокомпозитних матеріалів на основі нанесених з колоїдного роз-
чину на активоване вугілля, азотвмісні вуглецеві нанотрубки, графіт і γ-Аl2О3 наночастинок паладію в
реакції гідрування о-нітротолуолів. Виявлено істотний вплив природи вуглецевого носія на активність
таких каталізаторів. Показано, що колоїдний паладій характеризується найбільшою активністю. Встанов-
лено, що застосування носіїв, які здатні необоротно взаємодіяти з продуктами реакції, істотно знижує пи-
тому каталітичну активність нанесених каталізаторів.
Ключові слова: наночастинки паладію, розмірний ефект, гідрування етилену.
Ye.Yu. Kalishyn, V.V. Ordynskyi, I.B. Bychko,
Z.V. Kaidanovych, A.I. Trypolskyi, P.E. Strizhak
L.V. Pisarzhevskii Institute of Physical Chemistry of the NAS of Ukraine, Kiev
E-mail: kalishyn.yevhen@gmail.com
SUPPORT EFFECT ON THE CATALYTIC ACTIVITY OF PALLADIUM
NANOPARTICLES IN THE o-NITROTOLUENE HYDROGENATION
The catalytic activity of nanocomposite materials with palladium nanoparticles deposited from a colloidal solu-
tion on activated carbon, nitrogen-containing carbon nanotubes, graphite, and γ-Al2O3 in the o-nitrotoluene
hydrogenation is studied. A significant effect of the carbon support nature on the catalyst activity is found. It is
shown that the highest activity is revealed by colloidal palladium. In the case of supports strongly interacting
with reaction products, the catalytic activity of supported catalysts significantly reduces.
Keywords: nanoparticles of palladium, size effect, hydrogenation of ethylene.
|