catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-1121Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYРазработка структурированного катализатора для селективного восстановления O2 водородом в присутствии NODesigning of a structured catalyst for O2 selective recovery by hydrogen in the presence of NOСоловьевС. А.SolovievS. A.ctls@kalvis.ruКириенкоП. И.KiriyenkoP. I.ctls@kalvis.ruИнститут физической химии им. Л.В. Писаржевского НАН Украины, КиевУкраинаL.V. Pisarzhevsky Institute of Physical Chemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine, KyivUkraine201022012025041320Copyright © LLC "KALVIS", 20252025LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1121

Исследовано влияние промотора (Pd), модифицирующих добавок оксидов редкоземельных (La2O3, CeO2) и переходных (NiO, CuO) металлов на активность катализатора Co3O4/кордиерит в реакциях восстановления О2 и NO водородом. Показано, что введение Pd и оксидов РЗМ в состав оксиднокобальтового катализатора приводит к повышению его активности в реакциях Н2 + 1/2О2 → Н2О, 2Н2 + 2NO → N2 + 2Н2О и росту селективности при восстановлении кислорода водородом в присутствии NO вследствие, возможно, уменьшения прочности связи кислорода с поверхностью и образования низкотемпературной формы кислорода, которая отсутствует у непромотированного оксиднокобальтового катализатора. Разработан структурированный катализатор Pd–Co3O4–La2O3/кордиерит, который по активности и селективности в процессе восстановления кислорода в присутствии NO, термической стойкости превосходит гранулированный Ag–Mn-контакт, используемый в промышленности для очистки технологических газов в производстве гидроксиламинсульфата от примеси кислорода.

The influence of promoter (Pd), modifying additives of rare earth oxides (La2O3, CeO2) and transient (NiO, CuO) metals on the activity of the Co3O4/kordierit catalyst in O2 and NO recovery by hydrogen is studied. It is shown that the adding of Pd and the rare-earth oxides in the cobalt oxide catalyst increases its activity in the reaction H2 + 1/2O2 → H2O, 2H2 + 2NO → N2 + 2H2O and selectivity in the oxygen recovery with hydrogen in the presence of NO. Such a phenomenon can be caused by decrease in bonding strength of oxygen with a surface and formation of low-temperature form of oxygen which is non-typical for unpromoted cobalt-oxide catalyst. Structured Pd- Co3O4–La2O3/cordierite catalyst, which surpasses the commercial granulated silver-manganese one (used in purification of technological gases of production of hydroxylaminesulphate from impurity of oxygen) with reference to activity and selectivity (in the course of oxygen reduction in the presence of nitric oxide) as well as thermal stability, is developed.

кордиеритоксид кобальтапалладийоксиды редкоземельных элементоввосстановление NO и О2 водородомселективностьcordieritecobalt oxidepalladiumrare earth elements oxideNO and O2 reduction with hydrogenselectivityReferencesГерасименко В. И., Огарков А. А., Ардамаков С. В. и др. Технологические аспекты синтеза гидроксиламинсульфата // Российский химический журнал. 2006, T. 50, № 3. С. 64.Герасименко В. И., Огарков А. А., Ардамаков С. В. и др. Технологические аспекты синтеза гидроксиламинсульфата // Российский химический журнал. 2006, T. 50, № 3. С. 64.Пат. 2161533 (РФ) // B01J 23/58. Р. 2000.Пат. 2161533 (РФ) // B01J 23/58. Р. 2000.Голодец Г.И. Гетерогенно-каталитические реакции с участием молекулярного кислорода. Kиев: Наукова думка, 1977.Голодец Г.И. Гетерогенно-каталитические реакции с участием молекулярного кислорода. Kиев: Наукова думка, 1977.Роде Е.Я. Кислородные соединения марганца. М.: Издательство АН СССР, 1952.Роде Е.Я. Кислородные соединения марганца. М.: Издательство АН СССР, 1952.Jansson J., Skoglundh M., Fridell E., Thormдhlen P. A mechanistic study of low temperature CO oxidation over cobalt oxide // Top. Catal. 2001. Vol. 16/17. P. 385.Jansson J., Skoglundh M., Fridell E., Thormдhlen P. A mechanistic study of low temperature CO oxidation over cobalt oxide // Top. Catal. 2001. Vol. 16/17. P. 385.Solsona B., Davies Th.E., Garcia T. еt al. Total oxidation of propane using nanocrystalline cobalt oxide and supported cobalt oxide catalysts // Appl. Catal. B. 2008. Vol. 84. P. 176.Solsona B., Davies Th.E., Garcia T. еt al. Total oxidation of propane using nanocrystalline cobalt oxide and supported cobalt oxide catalysts // Appl. Catal. B. 2008. Vol. 84. P. 176.Luo J.Y., Meng M., Li X. еt al. Mesoporous Co3O4–CeO2 and Pd/Co3O4–CeO2 catalysts: Synthesis, characterization and mechanistic study of their catalytic properties for low-temperature CO oxidation // J. Catal., 2008. Vol. 254. P. 310.Luo J.Y., Meng M., Li X. еt al. Mesoporous Co3O4–CeO2 and Pd/Co3O4–CeO2 catalysts: Synthesis, characterization and mechanistic study of their catalytic properties for low-temperature CO oxidation // J. Catal., 2008. Vol. 254. P. 310.Twagirashema, Engelmann-Pirez M., Frere M. et al. An in situ study of the NO +H2 +O2 reaction on Pd/LaCoO3 based catalysts // Catalysis Today. 2007. Vol. 119. P. 100.Twagirashema, Engelmann-Pirez M., Frere M. et al. An in situ study of the NO +H2 +O2 reaction on Pd/LaCoO3 based catalysts // Catalysis Today. 2007. Vol. 119. P. 100.Chiarello G. L., Grunwaldt J.D., Ferri D. еt al. Flame synthesised LaCoO3-supported Pd: 1. Structure, thermal stability and reducibility// J. Catal. 2007. Vol. 252. Р. 127.Chiarello G. L., Grunwaldt J.D., Ferri D. еt al. Flame synthesised LaCoO3-supported Pd: 1. Structure, thermal stability and reducibility// J. Catal. 2007. Vol. 252. Р. 127.Kim D.H., Woo S.I., Lee J.M. The role of lanthanum oxide on Pd-only three-way catalysts prepared by co-impregnation and sequential impregnation methods // Catal.Let. 2000. Vol. 70, № 1/2. P. 35.Kim D.H., Woo S.I., Lee J.M. The role of lanthanum oxide on Pd-only three-way catalysts prepared by co-impregnation and sequential impregnation methods // Catal.Let. 2000. Vol. 70, № 1/2. P. 35.Mokhnachuk O.V., Soloviev S.O., Kapran A.Yu. Effect of rare-earth element oxides (La2O3, Ce2O3) on the structural and physico-chemical characteristics of Pd/Al2O3 monolithic catalysts of nitrogen oxide reduction by methane // Catal. Today. 2007. Vol. 119. № 1–4. P. 145.Mokhnachuk O.V., Soloviev S.O., Kapran A.Yu. Effect of rare-earth element oxides (La2O3, Ce2O3) on the structural and physico-chemical characteristics of Pd/Al2O3 monolithic catalysts of nitrogen oxide reduction by methane // Catal. Today. 2007. Vol. 119. № 1–4. P. 145.Соловьев С.А., Курилець Я.П., Орлик С.Н. Влияние вторичного носителя г-Al2O3 на физико-химические характеристики катализаторов трехмаршрутных превращений СО/NO/CnHm.// Теорет. и єксперим. химия. 2003. Т. 39. № 1. С. 50.Соловьев С.А., Курилець Я.П., Орлик С.Н. Влияние вторичного носителя г-Al2O3 на физико-химические характеристики катализаторов трехмаршрутных превращений СО/NO/CnHm.// Теорет. и єксперим. химия. 2003. Т. 39. № 1. С. 50.Bianchi C.L. TPRand XPSinvestigations of Co/Al2O3 catalysts promoted with Ru, Ir and Pt// Catalysis Letters 2001. Vol. 76. № 3–4. P. 155.Bianchi C.L. TPRand XPSinvestigations of Co/Al2O3 catalysts promoted with Ru, Ir and Pt// Catalysis Letters 2001. Vol. 76. № 3–4. P. 155.Acerbi N., Tsang Sh.Ch.,Golunski S.,Collier P. A practical demonstration of electronic promotion in the reduction of ceria coated PGM catalysts// Chem. Commun., 2008. Vol. 13. P. 1578.Acerbi N., Tsang Sh.Ch.,Golunski S.,Collier P. A practical demonstration of electronic promotion in the reduction of ceria coated PGM catalysts// Chem. Commun., 2008. Vol. 13. P. 1578.Макшина Е.В., Сиротин С.В., Ющенко В.В. и др. Нанокомпозиты на основе кобальтатов лантана LaСоО3 и мезопористых молекулярных сит: получение, физико-химические и каталитические свойства // Кинетика и катализ. 2006. T. 47. № 1. С. 54.Макшина Е.В., Сиротин С.В., Ющенко В.В. и др. Нанокомпозиты на основе кобальтатов лантана LaСоО3 и мезопористых молекулярных сит: получение, физико-химические и каталитические свойства // Кинетика и катализ. 2006. T. 47. № 1. С. 54.Duprez D., Descorme C., Birchem T.,Rohart E. Oxygen Storage and Mobility on Model Three-Way Catalysts // Topics in сatalysis. 2001. Vol. 16/17. Р. 49.Duprez D., Descorme C., Birchem T.,Rohart E. Oxygen Storage and Mobility on Model Three-Way Catalysts // Topics in сatalysis. 2001. Vol. 16/17. Р. 49.Banholzer W.F., Wesel R.I. Nitric oxide decomposition on Pt (410) // J. Catal. Vol. 1984. Vol. 85. № 1. P. 127.Banholzer W.F., Wesel R.I. Nitric oxide decomposition on Pt (410) // J. Catal. Vol. 1984. Vol. 85. № 1. P. 127.Lim K.J. Loffler D.J., Boudart M. Nitrogen desorption in the reaction of nitric oxide on Carbon-supported platinum catalysts // J.Catal. 1986. Vol. 100. № 1. P. 158.Lim K.J. Loffler D.J., Boudart M. Nitrogen desorption in the reaction of nitric oxide on Carbon-supported platinum catalysts // J.Catal. 1986. Vol. 100. № 1. P. 158.Цырульников П.Г., Афонасенко Т.Н., Кощеев С.В., Боронин А.И. Исследование методом РФЭС состояния палладия в палладийалюмосиликатных катализаторах и их каталитическая активность в глубоком окислении метана // Кинетика и катализ. 2007. T. 48. № 3. С. 778.Цырульников П.Г., Афонасенко Т.Н., Кощеев С.В., Боронин А.И. Исследование методом РФЭС состояния палладия в палладийалюмосиликатных катализаторах и их каталитическая активность в глубоком окислении метана // Кинетика и катализ. 2007. T. 48. № 3. С. 778.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.