SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО
Вивчено каталітичну активність та поверхневі властивості нанесених на силікагель оксидних каталізаторів
 Cu—Co—Fe реакції окиснення СО. Встановлено, що у зразка з 15% мас. активної фази спостерігається
 максимальна каталітична активність. Термодесорбційні дослідження показали, що під...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14877 |
| 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: | SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО / О.В. Іщенко, А.Г. Дяченко, А.В. Яцимирський, С.В. Гайдай, Т.М. Шкода, О.І. Оранська // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 4. — С. 85-87. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860201298206392320 |
|---|---|
| author | Іщенко, О.В. Дяченко, А.Г. Яцимирський, А.В. Гайдай, С.В. Шкода, Т.М. Оранська, О.І. |
| author_facet | Іщенко, О.В. Дяченко, А.Г. Яцимирський, А.В. Гайдай, С.В. Шкода, Т.М. Оранська, О.І. |
| citation_txt | SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО / О.В. Іщенко, А.Г. Дяченко, А.В. Яцимирський, С.В. Гайдай, Т.М. Шкода, О.І. Оранська // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 4. — С. 85-87. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | Вивчено каталітичну активність та поверхневі властивості нанесених на силікагель оксидних каталізаторів
Cu—Co—Fe реакції окиснення СО. Встановлено, що у зразка з 15% мас. активної фази спостерігається
максимальна каталітична активність. Термодесорбційні дослідження показали, що підвищення каталітичної
активності корелює із збільшенням кількості низькотемпературної a3-форми СО₂.
Изучена каталитическая активность и
поверхностные свойства нанесенных на силикагель Cu-Co—Fe-оксидных катализаторов реакции окисления СО.
Установлено, что у образца с 15% мас. активной фазы
наблюдается максимальная каталитическая активность.
Термодесорбционные исследования показали, что повышение каталитической активности коррелирует с увеличением количества низкотемпературной a3-формы СО₂.
The catalytic activity and surface properties
of supported on silica gel Cu—Co—Fe oxide catalysts
in the reaction of CO oxidation is studied. It is determined,
that for the sample with 15 % mas. of active
phase maximum catalytic activity is observed. Thermodesorption
investigations have been shown, that increase
of catalytic activity correlates with increase of quantity
of the low-temperature a2-form of СО₂.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:10:31Z |
| format | Article |
| fulltext |
ною здатністю CuХ2 і активністю каталізатора Pd(II)-
Cu(II)/Н -БТ6 в реакції низькотемпературного окис-
нення монооксиду вуглецю.
SUMMARY. As is shown, the acid-modified basalt
tuff (H-BT6) adsorbes Cu (II) selectively from solutions
containing К2PdCl4 and CuХ2 (X = Cl–, NO3
–). The rela-
tionship has been found between the CuХ2 adsorbability
and the activity of Pd(II)-Cu(II)/H-BT6 catalyst in the
reaction of low-temperature carbon monoxide oxidation.
1. Швець О.М ., Волощук А .Г. // Вісн. Одеськ. націон.
ун-ту. Хімія. -2004. -9, вип. 7. -С. 138—145.
2. Ракитская ТЛ., Киосе Т .А ., Волкова В.Я., Волощук
А .Г. // Там же. -2005. -10, вип. 2. -С. 184—191.
3. Декларац. пат. 10634, Україна, МПК7 В01 J 23/44,
В01 J 23/72. -Опубл. 15.11.2005; бюл. № 11.
4. Сокольский Д.В., Дорфман Я.А . Катализ лигандами
окислительно-восстановительных реакций в вод-
ных растворах. -Алма-Ата: Наука КазССР, 1972.
5. Ракитская Т .Л., Эннан А .А ., Волкова В.Я. Низко-
температурная каталитическая очистка воздуха от
монооксида углерода. -Одесса: Экология, 2005.
6. Тарасевич Ю.И ., Поляков В.Е., Пенчев В.Ж. и др.
// Химия и технол. воды. -1991. -13, № 2. -С.
132—140.
7. Цицишвили Г.В., Андроникашвили Т .Г., Киров Г.Н .,
Филозова Л.Д. Природные цеолиты. -М .: Химия, 1985.
8. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. -М .: Мир,
1976.
9. Petrus R ., W archol J. // Micropor. Mezopor. Mater.
-2006. -93, № 1–3. -P. 29—39.
10. Мухленов И.П., Добрыкина Е.И., Дерюжкина В.И.,
Сороко В.Е. Технология катализаторов / Под ред.
И .П. Мухленова. -Изд. 2-е, перераб. -Л.: Химия, 1979.
11. Vrublevs’ka T .Y a., Vrons’ka L .V., Korkuna O.Y a.,
M atvchouk N.M . // Adsorp. Sci. Technol. -1999. -17,
№ 1. -P. 29—38.
12. Dams M ., Drijkoningen L ., Pauwels B. et al. // J.
Catal. -2002. -209, № 2. -P. 225—236.
13. Korkuna O., Leboda R ., Skubiszewska-Z ieba J. et al.
// Micropor. Mezopor. Mater. -2006. -87, № 1–3.
-P. 243—254.
14. Doula M .K., Ioannou A . // Ibid. -2003. -58, № 2.
-P. 115—130.
15. Adsorption from solution at the solid/liquid interface
/ Ed. G.D. Parfitt, C.H. Rochester. -London: Academ.
Press Inc., 1983.
16. Никольский Б.И., Парамонова В.И., Мосевич А .Н . //
Журн. физ. химии. -1960. -24, № 12. -С. 2664—2670.
17. Печенюк С.И . Сорбционно-гидролитическое осаж-
дение платиновых металлов на поверхности неор-
ганических сорбентов. -Л .: Наука, 1991.
18. Шойтцов Р. Автореф. дис. ... канд. хим. наук.
02.00.01 -Неорганическая химия. -М .: МГУ, 1972.
19. Гончарук В.В., Камалов Г.Л., Ковтун Г.А . и др. Катализ.
Механизмы гомогенного и гетерогенного катализа,
кластерные подходы. -Киев: Наук. думка, 2002.
20. Z hang P., Z hang Z ., W ang S., M u X. // Catal.
Commun. -2007. -8, № 1. -P. 21—26.
21. Ракитская Т .Л., Паина В.Я., Эннан А .А . // Коор-
динац. химия. -1987. -13, вып. 10. -С. 1393—1397.
Одесский национальный университет им. И .И . Мечникова Поступила 28.03.2007
УДК 541.128
О.В. Іщенко, А.Г. Дяченко, А.В. Яцимирський, С.В. Гайдай, Т.М. Шкода, О.І. Оранська
SiO2 ЯК НОСІЙ ДЛЯ ОКСИДНИХ КАТАЛІЗАТОРІВ Cu—Co—Fe РЕАКЦІЇ ОКИСНЕННЯ СО
Вивчено каталітичну активність та поверхневі властивості нанесених на силікагель оксидних каталізаторів
Cu—Co—Fe реакції окиснення СО. Встановлено, що у зразка з 15 % мас. активної фази спостерігається
максимальна каталітична активність. Термодесорбційні дослідження показали, що підвищення каталітичної
активності корелює із збільшенням кількості низькотемпературної α3-форми СО2.
Проблемa утилізації монооксиду вуглецю є
одним з рушіїв пошуку каталізаторів для реакції
окиснення СО. Цей каталітичний процес є зруч-
ним для вирішення різних теоретичних питань, то-
му окиснення монооксиду вуглецю є модельною
реакцією у гетерогенному каталізі. Матеріал но-
сія належить до основних факторів, поряд з ката-
літично активною фазою та присутністю промо-
торів, що визначає якості каталізатора. Дисперс-
ні кремнеземи використовуються в якості сор-
бентів, каталізаторів, носіїв у хроматографії та ка-
талізі, наповнювачів полімерів, кристалізуючих
реагентів та ін. Практично безмежні властивості
для направленого модифікування його поверхні
значно поширюють спектр перспективних нап-
рямків його використання в науці та техніці. Ці-
© О.В. Іщенко, А.Г. Дяченко, А.В. Яцимирський, С.В. Гайдай, Т.М . Шкода, О.І. Оранська , 2008
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 4 85
кавим було дослідити поведінку силікагелю як но-
сія в реакції окиснення СО.
Вивчення оксидних систем показало, що ви-
соку каталітичну активність має оксидна система
Cu—Co—Fe [1]. Тому метою даної роботи було
вивчення каталітичної активності та поверхне-
вих властивостей оксидної системи Fe—Co—Cu,
нанесеної на силікагель.
Зразки готували методом просочування си-
лікагелю (SiO2) розчинами солей металів (ви-
користовувались нітрати Cu, Co, Fe з розрахо-
ваним співвідношенням металів) з подальшим
випаровуванням, висушуванням при 120 оС про-
тягом 8 год та формуванням у реакційному се-
редовищі. Кількість активної маси змінювалась
від 1 до 20 % мас.
Каталітичну активність вивчали на установці
проточного типу при атмосферному тиску з хро-
матографічним аналізом газової суміші (20 % О2,
2 % СО, 78 % Не). Мірою каталітичної активності
була температура 100 %-го перетворення СО до
СО2 (t100).
Рентгенівський фазовий аналіз проводився на
автоматичному дифрактометрі ДРОН -4-07 з ви-
користанням фільтрованого СоКα-випроміню-
вання. Дифракційні спектри обробляли методом
повнопрофільного аналізу з використанням ори-
гінального пакета додаткових програм.
Стан поверхні оксидних каталізаторів вив-
чався методом термодесорбції з використанням
мас-спектометра МХ 7304 А як детектора части-
нок, що відлітають, а також за низькотемператур-
ною адсорбцією аргону.
На рис. 1 представлена характерна залежність
ступеня перетворення СО до СО2 для зразків, що
отримані нанесенням активної маси на силікагель.
З наведених на рис. 1 даних видно, що темпе-
ратура 100 %-го перетворення СО до СО2 для зра-
зка з 15 % мас. активної фази дорівнює 178 оС. Для
всіх вивчених зразків, отриманих нанесенням на
силікагель, спостерігається гістерезис проти годин-
никової стрілки. Існування температурного гісте-
резису для досліджених каталізаторів можна по-
яснити наявністю в поверхневому шарі слабко хемо-
сорбованих фрагментів, які у своєму складі мають
водень [2]. Ці радикали і є ініціаторами перебігу
реакції окиснення СО в об’ємі газової фази за лан-
цюговим механізмом, що відповідає гетерогенно-
гомогенному механізму реакції окиснення СО.
Значення активності та питомої поверхні цих
зразків наведені в таблиці. Найактивнішим зраз-
ком є той, на поверхню якого нанесено 15 % мас.
активної фази. Значення питомих поверхонь для
всіх зразків знаходяться в межах 300 м2/г.
На рис. 2 наведено термодесорбційні спект-
ри Н2О, О2 та СО2 з поверхневого шару зразка
з 15 % мас. активної фази, які є характерними для
всіх вивчених зразків. Для всіх зразків відсутня
десорбція з поверхневого шару молекулярного ки-
сню. Вода десорбується з поверхневого шару зра-
зків у великих кількостях, причому основна її час-
тина — при температурі до 200 оС.
Згідно з теорією водневого зв’язування для
поверхні кремнеземів видалення фізично зв’яза-
ної води для дрібнопористих силікагелів відбу-
вається до 180—200 оС [3]. Хемосорбовані фор-
ми води десорбуються у всьому інтервалі темпе-
ратур від 200 до 800 оС, що і спостерігалось на
ТД-спектрах.
Піки СО2 на ТД-спектрах асиметричні, що
свідчить про молекулярний характер десорбції.
α1-Форма СО2 з енергією десорбції (Еd)<110
Рис. 1. Залежність ступеня перетворення СО до СО2,
(CCO2
, %) від температури для зразка з 15 % мас. актив-
ної фази, нанесеної на SiO2: о — точки на спуску
температури, • — на підйомі температури.
Температури 100 %-го перетворення (t100), питомі по-
верхні (Sпит) та температури максимумів десорбційних
піків СО2 (Тm[СО2]) для Cu—Сo—Fe-оксидних ката-
лізаторів, нанесених на силікагель
Кількість
нанесеної
активної
маси, % мас.
Sпит,
м2/г
t100,
оС
Тm [СО2]
α3 α4
1 330 57 % перетв. 210 —
5 306 219 205 —
10 300 196 206 —
15 302 178 206 —
86 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 4
кДж/моль (Tm<110 oС) відповідає фізичній ад-
сорбції. Процес хемосорбції відбувається за ра-
хунок стадійного механізму з початковою адсорб-
цією СО на поверхневих атомах кисню [4, 5], вна-
слідок якої утворюються достатньо стійкі інтер-
медіати СО2. За енергією зв’язку їх можна розділити
на групи, розраховані значення Еd яких відповіда-
ють зазначеним α-формам:
α2-форма ≡ Еd = 110—150 кДж/моль
(T m = 110—200 oС);
α3-форма ≡ Еd = 150—210 кДж/моль
(T m = 200—300 oС);
α4-форма ≡ Еd > 210 кДж/моль (T m > 300 oС).
З даних рис. 2 і таблиці видно, що в поверх-
невому шарі зразків спостерігається одна α3-фор-
ма СО2 (Ed = 150—200 кДж/моль). Підвищення кіль-
кості цієї форми корелює з каталітичною акти-
вністю, тобто у зразка з найменшою t100 = 178 oС
(15 % мас. активної маси) цієї форми найбільше.
Iмовірно, α3-форма відповідає більш міцно
зв’язаній карбонатній структурі [3] (двоточкова ад-
сорбція), яка утворюється при взаємодії СО з хе-
мосорбованим та сусіднім атомами кисню гратки.
α4-Форма проявляється на ТД-спектрах разом з
α3-формою при високих температурах і, на нашу
думку, не бере участі в каталітичному процесі.
Можливо, ця форма хемосорбованого СО2 утво-
рюється при взаємодії СО з двома хемосорбо-
ваними атомами кисню з утворенням відносно
більш міцного карбоксилатного комплексу.
Рентгенофазовим аналізом було показано,
що при нанесенні оксидної системи Cu—Co—Fe
на SiО2 на поверхні утворюється дрібнодисперсна
фаза СuO, в якій атоми Cu частково заміщені на
Co та Fe, яка і є основою для окремих активних
центрів, на яких СО2 хемосорбується в α3-формі.
Для об’ємних оксидних каталізаторів Cu—
Co—Fe було показано [4, 5], що для високої ката-
літичної активності необхідна присутність фази
Cu2(OH)3NO3, яку не було знайдено для вивчених
зразків. З цим пов’язане пониження каталітичної
активності нанесених на силікагель зразків у по-
рівнянні з масивними оксидними каталізаторами
Cu—Co—Fe.
Таким чином, вивчення системи Cu—Co—Fe,
нанесеної на SiО2, показало, що на поверхні утво-
рюється фаза СuO, в якій атоми Cu частково
заміщені на Co та Fe. Це приводить до того, що
СО, адсорбуючись на поверхні каталізатора, ут-
ворює більш міцно зв’язані комплекси, які десор-
буються при більш високих температурах, що і
приводить до пониження каталітичної активності.
РЕЗЮМЕ. Изучена каталитическая активность и
поверхностные свойства нанесенных на силикагель Cu—
Co—Fe-оксидных катализаторов реакции окисления СО.
Установлено, что у образца с 15 % мас. активной фазы
наблюдается максимальная каталитическая активность.
Термодесорбционные исследования показали, что повы-
шение каталитической активности коррелирует с увели-
чением количества низкотемпературной α3-формы СО2.
SUMMARY. The catalytic activity and surface pro-
perties of supported on silica gel Cu—Co—Fe oxide cata-
lysts in the reaction of CO oxidation is studied. It is de-
termined, that for the sample with 15 % mas. of active
phase maximum catalytic activity is observed. Thermo-
desorption investigations have been shown, that increase
of catalytic activity correlates with increase of quantity
of the low-temperature α2-form of СО2.
1. Яцимирский В.К., Максимов Ю .В, Суздалев И .П .
и др. // Теорет. и эксперим. химия. -2003. -39, №
6. -С. 70—72.
2. Яцимирский В.К., Ищенко Е.В., Гайдай С.В. // Там
же. -2005. -41, № 5. -С. 323—327.
3. Зайцев В.Н . Комплексообразующие кремнеземы:
синтез, строение привитого слоя и химия повер-
хности. -Харьков: Фолио, 1997.
4. Крылов О.В. Гетерогенный катализ. -М : Академ-
книга, 2004. -C. 679.
5. Яцимирський В.К., Іщенко О.В., Гайдай С.В. // Укр.
хим. журн. -2003. -69, № 4. -С. 98—100.
Київський національний університет ім. Тараса Шевченка Надійшла 29.05.2007
Інститут хімії поверхні НAH України, Київ
Рис. 2. ТД-спектри Н2О (1), CО2 (2) та О2 (3) з повер-
хневого шару для зразка з 15 % мас. активної фази,
нанесеної на силікагель.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 4 87
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-14877 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:10:31Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Іщенко, О.В. Дяченко, А.Г. Яцимирський, А.В. Гайдай, С.В. Шкода, Т.М. Оранська, О.І. 2010-12-29T15:34:11Z 2010-12-29T15:34:11Z 2008 SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО / О.В. Іщенко, А.Г. Дяченко, А.В. Яцимирський, С.В. Гайдай, Т.М. Шкода, О.І. Оранська // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 4. — С. 85-87. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14877 541.128 Вивчено каталітичну активність та поверхневі властивості нанесених на силікагель оксидних каталізаторів
 Cu—Co—Fe реакції окиснення СО. Встановлено, що у зразка з 15% мас. активної фази спостерігається
 максимальна каталітична активність. Термодесорбційні дослідження показали, що підвищення каталітичної
 активності корелює із збільшенням кількості низькотемпературної a3-форми СО₂. Изучена каталитическая активность и
 поверхностные свойства нанесенных на силикагель Cu-Co—Fe-оксидных катализаторов реакции окисления СО.
 Установлено, что у образца с 15% мас. активной фазы
 наблюдается максимальная каталитическая активность.
 Термодесорбционные исследования показали, что повышение каталитической активности коррелирует с увеличением количества низкотемпературной a3-формы СО₂. The catalytic activity and surface properties
 of supported on silica gel Cu—Co—Fe oxide catalysts
 in the reaction of CO oxidation is studied. It is determined,
 that for the sample with 15 % mas. of active
 phase maximum catalytic activity is observed. Thermodesorption
 investigations have been shown, that increase
 of catalytic activity correlates with increase of quantity
 of the low-temperature a2-form of СО₂. uk Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Неорганическая и физическая химия SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО Article published earlier |
| spellingShingle | SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО Іщенко, О.В. Дяченко, А.Г. Яцимирський, А.В. Гайдай, С.В. Шкода, Т.М. Оранська, О.І. Неорганическая и физическая химия |
| title | SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО |
| title_full | SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО |
| title_fullStr | SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО |
| title_full_unstemmed | SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО |
| title_short | SiO₂ як носій для оксидних каталізаторів Cu—Co—Fe реакції окиснення СО |
| title_sort | sio₂ як носій для оксидних каталізаторів cu—co—fe реакції окиснення со |
| topic | Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet | Неорганическая и физическая химия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14877 |
| work_keys_str_mv | AT íŝenkoov sio2âknosíidlâoksidnihkatalízatorívcucofereakcííokisnennâso AT dâčenkoag sio2âknosíidlâoksidnihkatalízatorívcucofereakcííokisnennâso AT âcimirsʹkiiav sio2âknosíidlâoksidnihkatalízatorívcucofereakcííokisnennâso AT gaidaisv sio2âknosíidlâoksidnihkatalízatorívcucofereakcííokisnennâso AT škodatm sio2âknosíidlâoksidnihkatalízatorívcucofereakcííokisnennâso AT oransʹkaoí sio2âknosíidlâoksidnihkatalízatorívcucofereakcííokisnennâso |