catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2025-2-33-39catal-1156Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYСвойства углеродных нановолокон, модифицированных гидроксидом натрия, в каталитическом разложении муравьиной кислотыProperties of carbon nanofibers modified with sodium hydroxide in the catalytic decomposition of formic acidЧесноковВ. В.ChesnokovV. V.ctls@kalvis.ruИнститут катализа СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, NovosibirskRussian Federation2025280320252523339Copyright © LLC "KALVIS", 20252025LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1156

Проведены эксперименты по разложению муравьиной кислоты на углеродных нановолокнах (УНВ) с целью получения чистого водорода. Показано, что углеродные нановолокна способны вести разложение муравьиной кислоты преимущественно с образованием водорода и углекислого газа. Щелочная обработка УНВ приводит к резкому увеличению каталитической активности в разложении муравьиной кислоты. Обработка УНВ щелочью незначительно увеличивает селективность реакции разложения муравьиной кислоты с образованием водорода и CO2. Установлено, что щелочная обработка приводит к модификации поверхности УНВ ионами натрия, которые равномерно распределены по углеродной поверхности, кроме того, присутствуют наночастицы карбоната натрия и ионы натрия интеркалированные в структуру УНВ. Показано, что активность катализатора 0,2%Pt/УНВ незначительно превышает активность и селективность катализатора 6%NaOH/УНВ.

 Experiments were conducted on the decomposition of formic acid on carbon nanofibers (CNFs) to produce pure hydrogen. It has been shown that carbon nanofibers are capable of decomposing formic acid predominantly with the formation of hydrogen and carbon dioxide. Alkaline treatment of CNF leads to a sharp increase in catalytic activity in the decomposition of formic acid. Treatment of CNF with alkali slightly increases the selectivity of the decomposition reaction of formic acid with the formation of hydrogen and CO2. Using high-resolution transmission microscopy (HRTEM), it was found that alkaline treatment leads to modification of the CNF surface by sodium ions, which are uniformly distributed over the carbon surface. For comparison, the catalytic properties of CNF (NaOH) and 0.2% Pt/CNF catalysts in the decomposition of formic acid were studied. It was found that the activity of the 0.2%Pt/CNF catalyst is slightly higher than the activity and selectivity of the CNF (NaOH) catalyst.

муравьиная кислотаразложениеуглеродные нановолокнащелочная обработкаплатинаformic aciddecompositioncarbon nanofibersalkaline treatmentplatinumReferencesVeziroglu T.N., Sahin S. //Energy Convers Manag, 2008.V.49. P.1820-1831. doi: 10.1016/j.enconman.2007.08.Veziroglu T.N., Sahin S. //Energy Convers Manag, 2008.V.49. P.1820-1831. doi: 10.1016/j.enconman.2007.08.Nguyen K.H., Kakinaka M. //Renew Energy 2019. V.132. P.1049-57. DOI: 10.1016/j.renene.2018.08.069Nguyen K.H., Kakinaka M. //Renew Energy 2019. V.132. P.1049-57. DOI: 10.1016/j.renene.2018.08.069Bulut A., Yurderi M., Karatas Y., Zahmakiran M., Kivrak H., Gulcan M., Kaya M. // Appl Catal B. 2015. V.164. P.324–333. DOI: 10.1039/C6NJ03873EBulut A., Yurderi M., Karatas Y., Zahmakiran M., Kivrak H., Gulcan M., Kaya M. // Appl Catal B. 2015. V.164. P.324–333. DOI: 10.1039/C6NJ03873EGil M.V., Fermoso J., Pevida C., Chen D., Rubiera F. //Appl Catal B. 2016. V.184. P.64–76. DOI: 10.1016/j.apcatb.2015.11.028Gil M.V., Fermoso J., Pevida C., Chen D., Rubiera F. //Appl Catal B. 2016. V.184. P.64–76. DOI: 10.1016/j.apcatb.2015.11.028Bielinski E.A., Lagaditis P.O., Zhang Y., Mercado B.Q., Würtele C., Bernskoetter W.H., Schneider S. //J. Am. Chem. Soc. 2014. V.136. P.10234-10237. https://doi.org/10.1021/ja505241xBielinski E.A., Lagaditis P.O., Zhang Y., Mercado B.Q., Würtele C., Bernskoetter W.H., Schneider S. //J. Am. Chem. Soc. 2014. V.136. P.10234-10237. https://doi.org/10.1021/ja505241xShen J., Yang L., Hu K., Luo W., Cheng G. //Int J Hydrogen Energy 2015. V.40. P.1062-70. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.12.079Shen J., Yang L., Hu K., Luo W., Cheng G. //Int J Hydrogen Energy 2015. V.40. P.1062-70. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.12.079Wang Y., Lu Y., Wang D., Wu S., Cao Z., Zhang K. et al. //Int J Hydrogen Energy 2016. V.41. P.16077-86. DOI:Wang Y., Lu Y., Wang D., Wu S., Cao Z., Zhang K. et al. //Int J Hydrogen Energy 2016. V.41. P.16077-86. DOI:1016/j.ijhydene.2022.09.2641016/j.ijhydene.2022.09.264Nielsen M., Alberico E., Baumann W., Drexler H-J., Junge H., Gladiali S., et al. // Nature 2013. V.495. P.85. doi:10.1038/nature11891Nielsen M., Alberico E., Baumann W., Drexler H-J., Junge H., Gladiali S., et al. // Nature 2013. V.495. P.85. doi:10.1038/nature11891Valera-Medina A., Xiao H., Owen-Jones M., David WIF., Bowen P.J. // 2018. V.69. P.63-102. doi:10.1038/nature11891Valera-Medina A., Xiao H., Owen-Jones M., David WIF., Bowen P.J. // 2018. V.69. P.63-102. doi:10.1038/nature11891Abbas Al-Nayili, Hasan Sh. Majdi, Talib M. Albayati, Noori Saady // Catalysts 2022. V.12. №(3). P.324 DOI: 10.3390/catal12030324Abbas Al-Nayili, Hasan Sh. Majdi, Talib M. Albayati, Noori Saady // Catalysts 2022. V.12. №(3). P.324 DOI: 10.3390/catal12030324Eppinger J., Huang K-W. //ACS Energy Lett 2017. V.2. P.188-95. doi:10.1021/acsenergylett.6b00574Eppinger J., Huang K-W. //ACS Energy Lett 2017. V.2. P.188-95. doi:10.1021/acsenergylett.6b00574Zhong H., Iguchi M., Chatterjee M., Himeda Y., Xu Q., Kawanami H. //Adv Sustain Syst 2018. V.2. P.1700161. doi:10.1002/adsu.201700161Zhong H., Iguchi M., Chatterjee M., Himeda Y., Xu Q., Kawanami H. //Adv Sustain Syst 2018. V.2. P.1700161. doi:10.1002/adsu.201700161Grasemann M., Laurenczy G. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. P. 8171-8181. https://doi.org/10.1039/C2EE21928JGrasemann M., Laurenczy G. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. P. 8171-8181. https://doi.org/10.1039/C2EE21928JBulushev D.A., Ross J.R.H. //ChemSusChem. 2018. V. 11. P. 821-836. https://doi.org/10.1002/cssc.201702075Bulushev D.A., Ross J.R.H. //ChemSusChem. 2018. V. 11. P. 821-836. https://doi.org/10.1002/cssc.201702075Navlani-García M., Mori K., Salinas-Torres D., Kuwahara Y. and Yamashita H. //Front. Mater. 2019. V.6. P.1-18. https://doi.org/10.3389/fmats.2019.00044Navlani-García M., Mori K., Salinas-Torres D., Kuwahara Y. and Yamashita H. //Front. Mater. 2019. V.6. P.1-18. https://doi.org/10.3389/fmats.2019.00044Li S., Singh S., Dumesic J.A., Mavrikakis M. //Catal Sci Technol 2019. V.9. P.2836-2848. https://doi.org/10.1039/c9cy00410fLi S., Singh S., Dumesic J.A., Mavrikakis M. //Catal Sci Technol 2019. V.9. P.2836-2848. https://doi.org/10.1039/c9cy00410fBulushev D.A. , Sobolev V.I. , Pirutko L.V. , Starostina A.V. , Asanov I.P. , Modin E. , Chuvilin A.L. , Gupta N. , Okotrub A.V. , Bulusheva L.G. //Catalysts. 2019. V.9. N4. P.376, 1-13. https://doi.org/10.3390/catal9040376Bulushev D.A. , Sobolev V.I. , Pirutko L.V. , Starostina A.V. , Asanov I.P. , Modin E. , Chuvilin A.L. , Gupta N. , Okotrub A.V. , Bulusheva L.G. //Catalysts. 2019. V.9. N4. P.376, 1-13. https://doi.org/10.3390/catal9040376Solakidou M., Deligiannakis Y., Louloudi M. // Int J Hydrogen Energy 2018. V.43. P.21386-21397. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.09.198Solakidou M., Deligiannakis Y., Louloudi M. // Int J Hydrogen Energy 2018. V.43. P.21386-21397. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.09.198Matsunami A., Kuwata S., Kayaki Y. //ACS Catal 2017. V.7, P.4479-4484. https://doi.org/10.1021/acscatal.7b01068Matsunami A., Kuwata S., Kayaki Y. //ACS Catal 2017. V.7, P.4479-4484. https://doi.org/10.1021/acscatal.7b01068Tedsree K., Li T., Jones S., Chan C.W.A., Yu K.M.K., Bagot P.A.J., Marquis E.A., Smith G. D.W., Tsang S.Chi.E. //Nat Nanotechnol 2011.V.6. P.302-307. https://doi.org/10.1038/NNANO.2011.42Tedsree K., Li T., Jones S., Chan C.W.A., Yu K.M.K., Bagot P.A.J., Marquis E.A., Smith G. D.W., Tsang S.Chi.E. //Nat Nanotechnol 2011.V.6. P.302-307. https://doi.org/10.1038/NNANO.2011.42Zhang J., Wang H., Zhao Q., Di L., Zhang X. // Int J Hydrogen Energy 2020. V.45. P.9624-9634. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.01.196Zhang J., Wang H., Zhao Q., Di L., Zhang X. // Int J Hydrogen Energy 2020. V.45. P.9624-9634. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.01.196Yurderi M., Bulut A., Zahmakiran M., Kaya M. //Appl Catal, B 2014. V.160-161. P.514-24. http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.06.004Yurderi M., Bulut A., Zahmakiran M., Kaya M. //Appl Catal, B 2014. V.160-161. P.514-24. http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.06.004Sobolev V., Asanov I., Koltunov K. //Energies 2019. V.12. N21. 4198:1-8. https://doi.org/10.3390/en12214198Sobolev V., Asanov I., Koltunov K. //Energies 2019. V.12. N21. 4198:1-8. https://doi.org/10.3390/en12214198Tang C., Surkus A-E., Chen F., Pohl M-M., Agostini G., Schneider M., et al. //Angew Chem Int Ed 2017;56:16616-16620. https://doi.org/10.1002/anie.201710766Tang C., Surkus A-E., Chen F., Pohl M-M., Agostini G., Schneider M., et al. //Angew Chem Int Ed 2017;56:16616-16620. https://doi.org/10.1002/anie.201710766Fujitsuka H., Nakagawa K., Hanprerakriengkrai S., Nakagawa H., Tago T. //J Chem Eng Jpn 2019;52:423-429. https://doi.org/10.1252/jcej.18we251Fujitsuka H., Nakagawa K., Hanprerakriengkrai S., Nakagawa H., Tago T. //J Chem Eng Jpn 2019;52:423-429. https://doi.org/10.1252/jcej.18we251Bing Q., Liu W., Yi W., Liu J-Y. // J Power Sources 2019. V.413. P.399-407. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.12.063Bing Q., Liu W., Yi W., Liu J-Y. // J Power Sources 2019. V.413. P.399-407. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.12.063Balaraman E., Nandakumar A., Jaiswal G., Sahoo M.K. //Catal Sci TechnolBalaraman E., Nandakumar A., Jaiswal G., Sahoo M.K. //Catal Sci TechnolV.7. P.3177-95. https://doi.org/10.1039/c7cy00879aV.7. P.3177-95. https://doi.org/10.1039/c7cy00879aBide Y., Nabid M.R., Etemadi B. //Int J Hydrogen Energy 2016. V.41. P.20147-55. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.08.108Bide Y., Nabid M.R., Etemadi B. //Int J Hydrogen Energy 2016. V.41. P.20147-55. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.08.108Kazakova M.A., Selyutin A.G., Ishchenko A.V., Lisitsyn A.S., Koltunov K.Yu., Sobolev V.I. //Int J Hydrogen Energy 2020. V.45. P.19420-30. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.05.127Kazakova M.A., Selyutin A.G., Ishchenko A.V., Lisitsyn A.S., Koltunov K.Yu., Sobolev V.I. //Int J Hydrogen Energy 2020. V.45. P.19420-30. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.05.127Chesnokov V.V. , Kriventsov V.V. , Prosvirin I.P. , Gerasimov E.Y.//2022. V.12. №9. P.1022:1-17. DOI: 10.3390/catal12091022Chesnokov V.V. , Kriventsov V.V. , Prosvirin I.P. , Gerasimov E.Y.//2022. V.12. №9. P.1022:1-17. DOI: 10.3390/catal12091022Chesnokov V.V., Lisitsyn A.S., Sobolev V.I., Gerasimov E.Y., Prosvirin I.P., Chesalov Y.A., Chichkan A.S., Podyacheva O.Y. Decomposition of Formic Acid on Pt/N-Graphene. Kinetics and Catalysis. 2021. V.62. №4. P.518-527. https://doi.org/10.1134/S0023158421040017Chesnokov V.V., Lisitsyn A.S., Sobolev V.I., Gerasimov E.Y., Prosvirin I.P., Chesalov Y.A., Chichkan A.S., Podyacheva O.Y. Decomposition of Formic Acid on Pt/N-Graphene. Kinetics and Catalysis. 2021. V.62. №4. P.518-527. https://doi.org/10.1134/S0023158421040017Чесноков В.В. //Кинетика и катализ. 2022. Т.63. №1. С.77-85. DOI: 10.31857/S0453881122010014Чесноков В.В. //Кинетика и катализ. 2022. Т.63. №1. С.77-85. DOI: 10.31857/S0453881122010014Chesnokov V.V. , Chichkan A.S.// Int J Hydrogen Energy. 2009. V.34. N7. P.2979-2985. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.01.074Chesnokov V.V. , Chichkan A.S.// Int J Hydrogen Energy. 2009. V.34. N7. P.2979-2985. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.01.074Мишаков И.В. , Буянов Р.А. , Чесноков В.В. , Стрельцов И.А. , Ведягин А.А. //Катализ в промышленности. 2008. №2. С. 26-31.Мишаков И.В. , Буянов Р.А. , Чесноков В.В. , Стрельцов И.А. , Ведягин А.А. //Катализ в промышленности. 2008. №2. С. 26-31.DOI: 10.31857/S0453881122010038DOI: 10.31857/S0453881122010038

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