Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation
The catalytic properties of reduced graphene oxide (rGO) deposited on aluminum and magnesium oxides were investigated in acetylene hydrogenation. Catalysts with different rGO loadings were prepared by impregnating γ-Al₂O₃ and MgO with aqueous graphene oxide suspensions, followed by reduction in hydr...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/128 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
Institution
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1859471932424978432 |
|---|---|
| author | Nosach, Viktoriia V. Bychko, Igor B. Strizhak , Peter Ye. |
| author_facet | Nosach, Viktoriia V. Bychko, Igor B. Strizhak , Peter Ye. |
| author_sort | Nosach, Viktoriia V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-28T17:23:30Z |
| description | The catalytic properties of reduced graphene oxide (rGO) deposited on aluminum and magnesium oxides were investigated in acetylene hydrogenation. Catalysts with different rGO loadings were prepared by impregnating γ-Al₂O₃ and MgO with aqueous graphene oxide suspensions, followed by reduction in hydrogen at 400 °C. The materials were characterized by FTIR, Raman spectroscopy, and SEM. FTIR spectra confirmed the successful deposition of rGO on both supports, and for MgO-based samples, FTIR also revealed partial hydration of surface Mg–O groups, forming Mg(OH)₂ and a hydroxide–graphene interfacial layer that improves anchoring and stabilizes the structure. Raman spectroscopy verified the formation of a graphene-based phase on both oxides and showed that the defect level of the deposited graphene remains constant with varying rGO loading. SEM analysis indicated that on MgO, rGO forms thin film-like structures and irregular folds that create partially covered regions, while on γ-Al₂O₃ it forms continuous films in some areas and isolated folds in others. Modification of γ-Al₂O₃ and MgO with rGO enhanced catalytic activity in acetylene hydrogenation, with the highest rates observed for samples with low rGO content. Both rGO/Al₂O₃ and rGO/MgO exhibited full (100 %) selectivity to ethylene in the 250–400 °C range. The improved performance is attributed to rGO-derived surface structures that ensure effective contact between carbon and oxide phases and facilitate activation of acetylene and hydrogen. Overall, the catalytic behavior of rGO-modified oxides is governed by the acid–base properties of the support and the structural features of the deposited graphene layer, which determine the activation temperature and thermal stability of the system. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:23Z |
| format | Article |
| id | oai:katalizorgua:article-128 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:23Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:katalizorgua:article-1282025-12-28T17:23:30Z Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation Nosach, Viktoriia V. Bychko, Igor B. Strizhak , Peter Ye. reduced graphene oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, acetylene hydrogenation, carbocatalysis відновлений оксид графену, оксид алюмінію, оксид магнію, гідрування ацетилену, каталіз The catalytic properties of reduced graphene oxide (rGO) deposited on aluminum and magnesium oxides were investigated in acetylene hydrogenation. Catalysts with different rGO loadings were prepared by impregnating γ-Al₂O₃ and MgO with aqueous graphene oxide suspensions, followed by reduction in hydrogen at 400 °C. The materials were characterized by FTIR, Raman spectroscopy, and SEM. FTIR spectra confirmed the successful deposition of rGO on both supports, and for MgO-based samples, FTIR also revealed partial hydration of surface Mg–O groups, forming Mg(OH)₂ and a hydroxide–graphene interfacial layer that improves anchoring and stabilizes the structure. Raman spectroscopy verified the formation of a graphene-based phase on both oxides and showed that the defect level of the deposited graphene remains constant with varying rGO loading. SEM analysis indicated that on MgO, rGO forms thin film-like structures and irregular folds that create partially covered regions, while on γ-Al₂O₃ it forms continuous films in some areas and isolated folds in others. Modification of γ-Al₂O₃ and MgO with rGO enhanced catalytic activity in acetylene hydrogenation, with the highest rates observed for samples with low rGO content. Both rGO/Al₂O₃ and rGO/MgO exhibited full (100 %) selectivity to ethylene in the 250–400 °C range. The improved performance is attributed to rGO-derived surface structures that ensure effective contact between carbon and oxide phases and facilitate activation of acetylene and hydrogen. Overall, the catalytic behavior of rGO-modified oxides is governed by the acid–base properties of the support and the structural features of the deposited graphene layer, which determine the activation temperature and thermal stability of the system. Каталітичні властивості відновленого оксиду графену (ВОГ), нанесеного на оксиди алюмінію та магнію, були досліджені в реакції гідрування ацетилену. Каталізатори з різним вмістом ВОГ отримували методом просочення γ-Al₂O₃ та MgO водними суспензіями оксиду графену з подальшим відновленням у водні за 400 °C. Матеріали характеризували за допомогою Фур’є-ІЧ спектроскопії (ІЧ), Раманівської спектроскопії та СЕМ. ІЧ-спектри підтвердили успішне нанесення rGO на обидві підкладки, а для зразків на основі MgO також виявили часткову гідратацію поверхневих Mg–O груп з утворенням Mg(OH)₂ та гідроксидно-графенового міжфазного шару, який покращує закріплення та стабілізує структуру. За допомогою Раманівської спектроскопії було підтверджено формування графенвмісної фази на обох оксидах і показано, що рівень дефектності осадженого графену залишається постійним при зміні вмісту ВОГ. Аналіз зображень СЕМ виявив, що на ВОГ/MgO утворює тонкі плівкоподібні структури та нерегулярні складки, які формують частково покриті ділянки, тоді як на γ-Al₂O₃ він утворює безперервні плівки в одних зонах і ізольовані складки в інших. Модифікація γ-Al₂O₃ та MgO відновленим оксидом графену підвищила каталітичну активність зразківу гідруванні ацетилену, причому найвищі швидкості спостерігалися для зразків із низьким вмістом ВОГ. Обидва каталізатори – ВОГ/Al₂O₃ та ВОГ/MgO – продемонстрували повну (100 %) селективність за етиленом в діапазоні 250-400 °C. Підвищення активності пояснюється наявністю поверхневих структур, утворених ВОГ, які забезпечують ефективний контакт між вуглецевою та оксидною фазами й сприяють активації ацетилену та водню. Загалом каталітична активність оксидів, модифікованих ВОГ, визначається кислотно-основними властивостями носія та структурними особливостями нанесеного графенового шару, які задають температуру активації та термічну стабільність системи. V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2025-12-08 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/128 10.15407/kataliz2025.36.057 Catalysis and petrochemistry; No. 36 (2025): Catalysis and petrochemistry; 57-66 Каталіз та нафтохімія; № 36 (2025): Каталіз та нафтохімія; 57-66 2707-5796 2412-4176 10.15407/kataliz2025.36 en https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/128/112 Copyright (c) 2025 Catalysis and petrochemistry |
| spellingShingle | відновлений оксид графену оксид алюмінію оксид магнію гідрування ацетилену каталіз Nosach, Viktoriia V. Bychko, Igor B. Strizhak , Peter Ye. Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation |
| title | Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation |
| title_alt | Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation |
| title_full | Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation |
| title_fullStr | Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation |
| title_full_unstemmed | Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation |
| title_short | Catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation |
| title_sort | catalytic properties of reduced graphene oxide deposited on aluminum and magnesium oxides in acetylene hydrogenation |
| topic | відновлений оксид графену оксид алюмінію оксид магнію гідрування ацетилену каталіз |
| topic_facet | reduced graphene oxide aluminum oxide magnesium oxide acetylene hydrogenation carbocatalysis відновлений оксид графену оксид алюмінію оксид магнію гідрування ацетилену каталіз |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/128 |
| work_keys_str_mv | AT nosachviktoriiav catalyticpropertiesofreducedgrapheneoxidedepositedonaluminumandmagnesiumoxidesinacetylenehydrogenation AT bychkoigorb catalyticpropertiesofreducedgrapheneoxidedepositedonaluminumandmagnesiumoxidesinacetylenehydrogenation AT strizhakpeterye catalyticpropertiesofreducedgrapheneoxidedepositedonaluminumandmagnesiumoxidesinacetylenehydrogenation |