Модифікування високодисперсного кремнезему ацетилацетонатом паладію для отримання нових каталізаторів окиснення водню киснем
Palladium (Pd) catalysts for the hydrogen recombination (low-temperature oxidation of hydrogen with oxygen) have been prepared and studied. These catalysts should prevent the risk of explosions of hydrogen-containing air mixtures and fires during accumulation of hydrogen in confined technological sp...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/780 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543968783761408 |
|---|---|
| author | Borysenko, M. V. Boldyrieva, O. Yu. Lisnyak, V. V. |
| author_facet | Borysenko, M. V. Boldyrieva, O. Yu. Lisnyak, V. V. |
| author_sort | Borysenko, M. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-22T13:38:31Z |
| description | Palladium (Pd) catalysts for the hydrogen recombination (low-temperature oxidation of hydrogen with oxygen) have been prepared and studied. These catalysts should prevent the risk of explosions of hydrogen-containing air mixtures and fires during accumulation of hydrogen in confined technological spaces, the source of which are leaks in enterprises using hydrogen or accidents during operation of water-water reactors. The developed palladium-containing catalysts on highly dispersed silica allow to recombine effectively hydrogen leaks (with the participation of air oxygen) and prevent their accumulation in a confined volume. For all the catalysts studied, in the first heating and cooling cycle in a reaction gas mixture consisting of 1 vol. % hydrogen and 20 vol. % oxygen diluted with argon, a temperature hysteresis is observed on the curves of dependence of the degree of hydrogen conversion, which disappears in the second heating and cooling cycle when the catalyst is treated in the reaction gas mixture. A decrease in catalytic activity with increasing Pd content is determined for catalysts obtained by the gas-phase method, by treating highly dispersed silica with Pd(acac)2 vapor at 120 °C. This effect can be explained by the size factor. This implies a cluster coverage of the surface of highly dispersed silica as a support of Pd metal complexes grafted to the surface by the gas-phase method. After thermal decomposition of the formed surface Pd-acetylacetonate complexes, the obtained catalysts show a significant increase in catalytic activity with increasing Pd content, which is inherent to supported metallic catalysts. Among the obtained Pd catalysts, a sample with a Pd concentration of 0.03 wt. % in the composition of grafted highly dispersed Pd monoacetylacetonate is the most economical in terms of production and application, since due to the saving of palladium while maintaining a high catalytic activity at room temperature, it is the best alternative to more expensive commercial catalysts. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:41Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-780 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:52Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7802025-06-22T13:38:31Z Modification of highly dispersed silica with palladium acetylacetonate to obtain new catalysts for hydrogen oxidation with oxygen Модифікування високодисперсного кремнезему ацетилацетонатом паладію для отримання нових каталізаторів окиснення водню киснем Borysenko, M. V. Boldyrieva, O. Yu. Lisnyak, V. V. catalysts highly dispersed silica palladium acetylacetonate hydrogen oxidation with oxygen modern safety technologies каталізатори високодисперсний кремнезем ацетилацетонат паладію окиснення водню киснем сучасні технології безпеки Palladium (Pd) catalysts for the hydrogen recombination (low-temperature oxidation of hydrogen with oxygen) have been prepared and studied. These catalysts should prevent the risk of explosions of hydrogen-containing air mixtures and fires during accumulation of hydrogen in confined technological spaces, the source of which are leaks in enterprises using hydrogen or accidents during operation of water-water reactors. The developed palladium-containing catalysts on highly dispersed silica allow to recombine effectively hydrogen leaks (with the participation of air oxygen) and prevent their accumulation in a confined volume. For all the catalysts studied, in the first heating and cooling cycle in a reaction gas mixture consisting of 1 vol. % hydrogen and 20 vol. % oxygen diluted with argon, a temperature hysteresis is observed on the curves of dependence of the degree of hydrogen conversion, which disappears in the second heating and cooling cycle when the catalyst is treated in the reaction gas mixture. A decrease in catalytic activity with increasing Pd content is determined for catalysts obtained by the gas-phase method, by treating highly dispersed silica with Pd(acac)2 vapor at 120 °C. This effect can be explained by the size factor. This implies a cluster coverage of the surface of highly dispersed silica as a support of Pd metal complexes grafted to the surface by the gas-phase method. After thermal decomposition of the formed surface Pd-acetylacetonate complexes, the obtained catalysts show a significant increase in catalytic activity with increasing Pd content, which is inherent to supported metallic catalysts. Among the obtained Pd catalysts, a sample with a Pd concentration of 0.03 wt. % in the composition of grafted highly dispersed Pd monoacetylacetonate is the most economical in terms of production and application, since due to the saving of palladium while maintaining a high catalytic activity at room temperature, it is the best alternative to more expensive commercial catalysts. Приготовано та досліджено паладієві (Pd) каталізатори рекомбінації водню (низькотемпературного окиснення водню киснем). Ці каталізатори мають запобігати ризику вибухів водневмісних повітряних сумішей і пожеж при накопиченні водню в замкнутих технологічних приміщеннях, джерелом яких є витоки на підприємствах, що використовують водень, або аварії при роботі водо-водяних реакторів. Розроблені паладійвмісні каталізатори на високодисперсному кремнеземі дозволяють ефективно рекомбінувати витоки водню (за участі кисню повітря) та запобігати накопиченню водню в замкнутому об’ємі. Для всіх досліджених каталізаторів у першому циклі нагрівання та охолодження в реакційній газовій суміші, що складається з 1 об. % водню та 20 об. % кисню, розведених аргоном, спостерігається температурний гістерезис на кривих залежності ступеня перетворення водню, який зникає у другому циклі нагрівання та охолодження при обробці каталізатора в реакційній газовій суміші. Встановлено зниження каталітичної активності зі збільшенням вмісту Pd в каталізаторах, отриманих газофазним методом шляхом обробки високодисперсного кремнезему парою Pd(acac)2 при 120 °C. Цей ефект можна пояснити дією розмірного фактора. Це припускає кластерне покриття поверхні високодисперсного кремнезему як носія металокомплексів Pd, які прищеплені до поверхні газофазним методом. Після термічного розкладання утворених поверхневих ацетилацетонатних комплексів Pd отримані каталізатори демонструють суттєве зростання каталітичної активності зі збільшенням вмісту Pd, що притаманне нанесеним металевим каталізаторам. Серед отриманих Pd каталізаторів зразок із концентрацією Pd 0.03 мас. % у складі його прищепленого високодисперсного Pd-моноацетилацетонату є найбільш економічним для виробництва та застосування, оскільки, завдяки економії паладію при збереженні високої каталітичної активності при кімнатній температурі, він є найкращою альтернативою більш дорогим комерційним каталізаторам. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-06-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/780 10.15407/hftp16.02.298 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 2 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 298-308 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 2 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 298-308 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 2 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 298-308 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.02 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/780/799 Copyright (c) 2025 M. V. Borysenko, O. Yu. Boldyrieva, V. V. Lisnyak |
| spellingShingle | каталізатори високодисперсний кремнезем ацетилацетонат паладію окиснення водню киснем сучасні технології безпеки Borysenko, M. V. Boldyrieva, O. Yu. Lisnyak, V. V. Модифікування високодисперсного кремнезему ацетилацетонатом паладію для отримання нових каталізаторів окиснення водню киснем |
| title | Модифікування високодисперсного кремнезему ацетилацетонатом паладію для отримання нових каталізаторів окиснення водню киснем |
| title_alt | Modification of highly dispersed silica with palladium acetylacetonate to obtain new catalysts for hydrogen oxidation with oxygen |
| title_full | Модифікування високодисперсного кремнезему ацетилацетонатом паладію для отримання нових каталізаторів окиснення водню киснем |
| title_fullStr | Модифікування високодисперсного кремнезему ацетилацетонатом паладію для отримання нових каталізаторів окиснення водню киснем |
| title_full_unstemmed | Модифікування високодисперсного кремнезему ацетилацетонатом паладію для отримання нових каталізаторів окиснення водню киснем |
| title_short | Модифікування високодисперсного кремнезему ацетилацетонатом паладію для отримання нових каталізаторів окиснення водню киснем |
| title_sort | модифікування високодисперсного кремнезему ацетилацетонатом паладію для отримання нових каталізаторів окиснення водню киснем |
| topic | каталізатори високодисперсний кремнезем ацетилацетонат паладію окиснення водню киснем сучасні технології безпеки |
| topic_facet | catalysts highly dispersed silica palladium acetylacetonate hydrogen oxidation with oxygen modern safety technologies каталізатори високодисперсний кремнезем ацетилацетонат паладію окиснення водню киснем сучасні технології безпеки |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/780 |
| work_keys_str_mv | AT borysenkomv modificationofhighlydispersedsilicawithpalladiumacetylacetonatetoobtainnewcatalystsforhydrogenoxidationwithoxygen AT boldyrievaoyu modificationofhighlydispersedsilicawithpalladiumacetylacetonatetoobtainnewcatalystsforhydrogenoxidationwithoxygen AT lisnyakvv modificationofhighlydispersedsilicawithpalladiumacetylacetonatetoobtainnewcatalystsforhydrogenoxidationwithoxygen AT borysenkomv modifíkuvannâvisokodispersnogokremnezemuacetilacetonatompaladíûdlâotrimannânovihkatalízatorívokisnennâvodnûkisnem AT boldyrievaoyu modifíkuvannâvisokodispersnogokremnezemuacetilacetonatompaladíûdlâotrimannânovihkatalízatorívokisnennâvodnûkisnem AT lisnyakvv modifíkuvannâvisokodispersnogokremnezemuacetilacetonatompaladíûdlâotrimannânovihkatalízatorívokisnennâvodnûkisnem |