catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2025-2-68-78catal-1159Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYПревращение СН4 в С2–С3-углеводороды на Pt/MgAlOх-катализаторах в циклическом режимеCH4 conversion to С2-С3 hydrocarbons over Pt/MgAlOх catalysts in a cyclic modeПинаеваЛ. Г.PinaevaL. G.ctls@kalvis.ruБельскаяО. Б.BelskayaO. B.ctls@kalvis.ruПросвиринИ. П.ProsvirinI. P.ctls@kalvis.ruЛихолобовВ. А.LikholobovV. A.ctls@kalvis.ruНосковА. С.NoskovA. S.ctls@kalvis.ruИнститут катализа СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian FederationЦентр новых химических технологий ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН, ОмскРоссияCenter of New Chemical Technologies BIC, Boreskov Institute of Catalysis, OmskRussian Federation2025280320252526878Copyright © LLC "KALVIS", 20252025LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1159

Исследована кинетика образования продуктов реакции конденсации метана в отсутствие кислорода при 600 °C на образцах 1%Pt/γ-Al2O3 и 1%Pt/MgAlOx с близкими размерами кластеров платины. В отличие от реперного образца 1%Pt/γ-Al2O3, удаление накапливающихся в ходе реакции прочно-адсорбированных углеродсодержащих соединений окислением при той же температуре полностью восстанавливало каталитические характеристики систем 1%Pt/MgAlOх. Была показана возможность увеличения длительности работы таких катализаторов в циклическом режиме с максимальной производительностью по С2–С3-углеводородам и минимальным образованием СО и СО2 на стадии регенерации.

A dynamics of the reaction of non-oxidative methane coupling at 6000C catalyzed by 1%Pt/MgAlOх and 1%Pt/g-Al2O3 with close size of platinum clusters has been studied. In contrast to reference 1%Pt/g-Al2O3 sample, carbonaceous strongly adsorbed compounds accumulated during reaction running can be burnt out completely in 1%Pt/MgAlOх catalysts at the same temperature, which restored their catalytic activity.  A possibility to increase the duration of their operation with maximal C2-C3 products yield under cyclic mode and minimal CO and CO2 formation during regeneration has been shown.

конденсация метанаС2–С3-углеводородырегенерацияциклический режимmethane couplingС2-С3 hydrocarbonsregenerationcyclic modeReferencesBelgued M., Amariglio A., Lefort L., Pareja P., Amariglio H. // J. Catal. 1996. V. 161. P. 282–291. DOI: 10.1006/jcat.1996.0186.Belgued M., Amariglio A., Lefort L., Pareja P., Amariglio H. // J. Catal. 1996. V. 161. P. 282–291. DOI: 10.1006/jcat.1996.0186.Guczi L., Sarma K.V., Borkó L. // J. Catal. 1997. V. 167. P. 495–502. DOI: 10.1006/jcat.1997.1605.Guczi L., Sarma K.V., Borkó L. // J. Catal. 1997. V. 167. P. 495–502. DOI: 10.1006/jcat.1997.1605.Bazin D., Borkó L., Koppány Z., Kovács I., Stefler G., Sajó L.I., Schay Z., Guczi L. // Catal. Lett. 2002. V. 84, P. 169-182. DOI: 10.1023/A:1021423802679.Bazin D., Borkó L., Koppány Z., Kovács I., Stefler G., Sajó L.I., Schay Z., Guczi L. // Catal. Lett. 2002. V. 84, P. 169-182. DOI: 10.1023/A:1021423802679.Belgued M., Amariglio A., Pareja P., Amariglio H. // J. Catal. 1996. V. 159. P. 441–457. DOI: 10.1006/JCAT.1996.0108.Belgued M., Amariglio A., Pareja P., Amariglio H. // J. Catal. 1996. V. 159. P. 441–457. DOI: 10.1006/JCAT.1996.0108.Moya S.F., Martins R.L., Ota A., Kunkes E.L., Behrens M., Schmal M. // Appl. Catal. A 2012. V. 411‒412, 105-113. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2011.10.025.Moya S.F., Martins R.L., Ota A., Kunkes E.L., Behrens M., Schmal M. // Appl. Catal. A 2012. V. 411‒412, 105-113. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2011.10.025.Moya S.F., Martins R.L., Schmal M. // Appl. Catal. A 2011. V. 396. V. 159-169. DOI: 10.1016/j.apcata.2011.02.007.Moya S.F., Martins R.L., Schmal M. // Appl. Catal. A 2011. V. 396. V. 159-169. DOI: 10.1016/j.apcata.2011.02.007.Chen Y.. Wang X, Luo X., Lin X., Zhang Y. // Chin. J. Chem. 2018. V. 36. P. 531－537. DOI: 10.1002/cjoc.201700800.Chen Y.. Wang X, Luo X., Lin X., Zhang Y. // Chin. J. Chem. 2018. V. 36. P. 531－537. DOI: 10.1002/cjoc.201700800.Borkó L., Guczi L. // Top Catal. 2006. V. 39. P. 35-43. DOI: 10.1007/s11244-006-0035-4.Borkó L., Guczi L. // Top Catal. 2006. V. 39. P. 35-43. DOI: 10.1007/s11244-006-0035-4.Szeto K.C., Norsic S., Hardou L., Le Roux E., Chakka S., Thivolle-Cazat J., Baudouin, A., Papaioannou C., Basset J.M., Taoufik M. // Chem. Commun. 2010. V. 46. P. 3985-3987. DOI: 10.1039/C0CC00007H.Szeto K.C., Norsic S., Hardou L., Le Roux E., Chakka S., Thivolle-Cazat J., Baudouin, A., Papaioannou C., Basset J.M., Taoufik M. // Chem. Commun. 2010. V. 46. P. 3985-3987. DOI: 10.1039/C0CC00007H.Chen Y., Wang X., Luo X., Lin X., Zhang Y. // Chin. J. Chem. 2018. V. 36. V. 531－537. DOI: 10.1002/cjoc.201700800.Chen Y., Wang X., Luo X., Lin X., Zhang Y. // Chin. J. Chem. 2018. V. 36. V. 531－537. DOI: 10.1002/cjoc.201700800.Zavyalova U., Holena M., Schlogl R., Baerns M. // Chem. Cat. Chem. 2011. V. 3. P. 1935 – 1947. DOI: 10.1002/cctc.201100186.Zavyalova U., Holena M., Schlogl R., Baerns M. // Chem. Cat. Chem. 2011. V. 3. P. 1935 – 1947. DOI: 10.1002/cctc.201100186.Liu J., Yue J., Lv M., Wang F., Cui Y., Zhang Z., Xu G. // Carbon Resour. Convers. 2022. V.5. P. 1–14Liu J., Yue J., Lv M., Wang F., Cui Y., Zhang Z., Xu G. // Carbon Resour. Convers. 2022. V.5. P. 1–14Xiao Y., Varma A. // ACS Catal. 2018. V. 8. P. 2735−2740. DOI: 10.1021/acscatal.8b00156Xiao Y., Varma A. // ACS Catal. 2018. V. 8. P. 2735−2740. DOI: 10.1021/acscatal.8b00156Guo X., Fang G., Li G., Ma H., Fan H., Yu L., Ma C., Wu X., Deng D., Wei M., Tan D., Si R., Zhang S., Li J., Sun L., Tang Z., Pan X., Bao X. // Science. 2014. V. 344. P. 616-619. DOI: 10.1126/science.1253150.Guo X., Fang G., Li G., Ma H., Fan H., Yu L., Ma C., Wu X., Deng D., Wei M., Tan D., Si R., Zhang S., Li J., Sun L., Tang Z., Pan X., Bao X. // Science. 2014. V. 344. P. 616-619. DOI: 10.1126/science.1253150.Sim E., Lee S.W., Lee J.J., Han S.J., Shin J.H., Lee G., Ko S., Lee K.-Y., Kim Y.T. // J. Energy Chem. 2023. V. 81. P. 519–532. DOI: 10.1016/j.jechem.2023.03.019.Sim E., Lee S.W., Lee J.J., Han S.J., Shin J.H., Lee G., Ko S., Lee K.-Y., Kim Y.T. // J. Energy Chem. 2023. V. 81. P. 519–532. DOI: 10.1016/j.jechem.2023.03.019.Han S.J., Lee S.W., Kim H.W., Kim S.K., Kim Y.T. // ACS Catal. 2019. V. 9. P. 7984−7997. DOI: 10.1021/acscatal.9b01643.Han S.J., Lee S.W., Kim H.W., Kim S.K., Kim Y.T. // ACS Catal. 2019. V. 9. P. 7984−7997. DOI: 10.1021/acscatal.9b01643.Chen Y., Wang X., Luo X., Lin X., Zhang Y. // Chin. J. Chem. 2018. V. 36. P. 531－537. DOI: 10.1002/cjoc.201700800.Chen Y., Wang X., Luo X., Lin X., Zhang Y. // Chin. J. Chem. 2018. V. 36. P. 531－537. DOI: 10.1002/cjoc.201700800.Nishikawa Y., Ogihara H., Yamanaka I. // Chemistry Select. 2017 V. 2. P. 4572 – 4576. DOI: 10.1002/slct.201700734.Nishikawa Y., Ogihara H., Yamanaka I. // Chemistry Select. 2017 V. 2. P. 4572 – 4576. DOI: 10.1002/slct.201700734.Ni P., Cao L., Zhu T., Zhao G., Liu Y., Lu Y. // Fuel 2022. V. 316. Art. 123333. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.123333.Ni P., Cao L., Zhu T., Zhao G., Liu Y., Lu Y. // Fuel 2022. V. 316. Art. 123333. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.123333.Tajima H., Ogihara H., Yoshida-Hirahara M., Kurokawa H. // New J. Chem. 2020. V. 44. P. 17198-17202. DOI: 10.1039/d0nj03808c.Tajima H., Ogihara H., Yoshida-Hirahara M., Kurokawa H. // New J. Chem. 2020. V. 44. P. 17198-17202. DOI: 10.1039/d0nj03808c.Tshabalala T.E., Coville N.J. Scurrell M.S. // Appl. Catal. A 2014. V. 485. P. 238−244. DOI: 10.1016/j.apcata.2014.07.022.Tshabalala T.E., Coville N.J. Scurrell M.S. // Appl. Catal. A 2014. V. 485. P. 238−244. DOI: 10.1016/j.apcata.2014.07.022.Gerceker D., Motagamwala A.H., Rivera-Dones K.R., Miller J.B., Huber G.W., Mavrikakis M., Dumesic J.A. // ACS Catal. 2017. V. 7. P. 2088−2100. DOI: 10.1021/acscatal.6b02724.Gerceker D., Motagamwala A.H., Rivera-Dones K.R., Miller J.B., Huber G.W., Mavrikakis M., Dumesic J.A. // ACS Catal. 2017. V. 7. P. 2088−2100. DOI: 10.1021/acscatal.6b02724.Nishimura N., Tojo M. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2021. V. 23. P. 822-826. DOI: 10.1039/d0cp05401a.Nishimura N., Tojo M. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2021. V. 23. P. 822-826. DOI: 10.1039/d0cp05401a.Tomono T., Takamura R., Yoshida-Hirahara M., Yamamoto T., Matsumura S., Kurokawa H., Ogihara H. // Catal. Sci. Technol. 2023. V. 13. P. 4656-4664. DOI: https://doi.org/10.1039/D3CY00612C.Tomono T., Takamura R., Yoshida-Hirahara M., Yamamoto T., Matsumura S., Kurokawa H., Ogihara H. // Catal. Sci. Technol. 2023. V. 13. P. 4656-4664. DOI: https://doi.org/10.1039/D3CY00612C.Guczi L., Sarma K.V., Borko L. // Catal. Letters 1996. V. 39. P. 43-47. DOI: 10.1007/BF00813728.Guczi L., Sarma K.V., Borko L. // Catal. Letters 1996. V. 39. P. 43-47. DOI: 10.1007/BF00813728.Kurosaka T., Matsuhashi H., Arata K. // J. Catal. 1998. V. 179. P. 28–35. DOI: 10.1006/jcat.1998.2209.Kurosaka T., Matsuhashi H., Arata K. // J. Catal. 1998. V. 179. P. 28–35. DOI: 10.1006/jcat.1998.2209.Marceau E., Tatibouet J.-M., Che M., Saint-Just J. // J. Catal. 1999. V 183. P. 384–395. DOI: 10.1006/jcat.1999.2400Marceau E., Tatibouet J.-M., Che M., Saint-Just J. // J. Catal. 1999. V 183. P. 384–395. DOI: 10.1006/jcat.1999.2400Emdadia L., Mahoney L., Lee I.C., Leff A.C., Wu W., Liu D., Nguyen C.K., Tran D.T. // Appl. Catal. A 2020. V. 595. Art. 117510. DOI: 10.1016/j.apcata.2020.117510.Emdadia L., Mahoney L., Lee I.C., Leff A.C., Wu W., Liu D., Nguyen C.K., Tran D.T. // Appl. Catal. A 2020. V. 595. Art. 117510. DOI: 10.1016/j.apcata.2020.117510.Feng R., Fang Z., Zhou P., Li T., Hu X., Yan X., Zhang Z. // J.Fuel Chem. Technol. 2024. V. 52(2). P. 218–233. DOI: 10.1016/S1872-5813(23)60383-4.Feng R., Fang Z., Zhou P., Li T., Hu X., Yan X., Zhang Z. // J.Fuel Chem. Technol. 2024. V. 52(2). P. 218–233. DOI: 10.1016/S1872-5813(23)60383-4.Lai Y., He S., Li X., Sun C., Seshan K. // Appl. Catal. A 2014. V. 469. P. 74– 80. DOI: 10.1016/j.apcata.2013.09.042.Lai Y., He S., Li X., Sun C., Seshan K. // Appl. Catal. A 2014. V. 469. P. 74– 80. DOI: 10.1016/j.apcata.2013.09.042.Armendáriz H., Guzmán A., Toledo J.A., Llanos M.E., Vázquez A., Aguilar-Rıos G. //Appl. Catal. A 2001. V. 211. P. 69–80. DOI: 10.1016/S0926-860X(00)00836-X.Armendáriz H., Guzmán A., Toledo J.A., Llanos M.E., Vázquez A., Aguilar-Rıos G. //Appl. Catal. A 2001. V. 211. P. 69–80. DOI: 10.1016/S0926-860X(00)00836-X.Koo K.Y., Roh H-S., Seo Y.T., Seo D.J., Yoon W.L., Park S.B. // Appl. Catal. A 2008. V. 340. P. 183–190. DOI: 10.1016/j.apcata.2008.02.009.Koo K.Y., Roh H-S., Seo Y.T., Seo D.J., Yoon W.L., Park S.B. // Appl. Catal. A 2008. V. 340. P. 183–190. DOI: 10.1016/j.apcata.2008.02.009.Belʹskaya O.B., Gulyaeva T.I., Leontʹeva N.N., Zaikovskii V.I., Larina T.V., Kireeva T.V., Doronin V.P., Likholobov V.A. // Kinet. Catal. 2011. V. 52. № 6. P. 876–885.Belʹskaya O.B., Gulyaeva T.I., Leontʹeva N.N., Zaikovskii V.I., Larina T.V., Kireeva T.V., Doronin V.P., Likholobov V.A. // Kinet. Catal. 2011. V. 52. № 6. P. 876–885.Bel’skaya, O.B., Leont’eva, N.N, Gulyaeva, T.I., Doronin, V.P., Zaikovskii, V.I., Likholobov, V.A. // Kinet. Catal. 2011. V. 52, № 5, P. 761-768.Bel’skaya, O.B., Leont’eva, N.N, Gulyaeva, T.I., Doronin, V.P., Zaikovskii, V.I., Likholobov, V.A. // Kinet. Catal. 2011. V. 52, № 5, P. 761-768.Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy. Perkin—Elmer Corp., Eden Prairie (MN), 1992. 261 p.Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy. Perkin—Elmer Corp., Eden Prairie (MN), 1992. 261 p.Scofield, J. H. // J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1976. V. 8. P.129–137. DOI: 10.1016/0368-2048(76)80015-1.Scofield, J. H. // J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1976. V. 8. P.129–137. DOI: 10.1016/0368-2048(76)80015-1.Belskaya O.B., Leont´eva N.N., Gulyaeva T.I., Cherepanova S.V., Talzi V.P., Drozdov V. A., Likholobov V.A. // Russ.Chem.Bull., Int.Ed. 2013. V. 62. №. 11, P. 2349—2361.Belskaya O.B., Leont´eva N.N., Gulyaeva T.I., Cherepanova S.V., Talzi V.P., Drozdov V. A., Likholobov V.A. // Russ.Chem.Bull., Int.Ed. 2013. V. 62. №. 11, P. 2349—2361.Cherepanova S.V., Leont’eva N.N., Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Belskaya O.B., Antonicheva N.V. // J. Solid State Chem. 2015. V. 225. P. 417–426. DOI: 10.1016/j.jssc.2015.01.022.Cherepanova S.V., Leont’eva N.N., Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Belskaya O.B., Antonicheva N.V. // J. Solid State Chem. 2015. V. 225. P. 417–426. DOI: 10.1016/j.jssc.2015.01.022.Mironenko R.M., Belskaya O.B., Talsi V.P., Gulyaeva T.I., Kazakov M.O., Nizovskii A.I., Kalinkin A.V., Bukhtiyarov V.I., Lavrenov A.V., Likholobov V.A. // Appl. Catal. A 2014. V.469. P.472-482. DOI: 10.1016/j.apcata.2013.10.027.Mironenko R.M., Belskaya O.B., Talsi V.P., Gulyaeva T.I., Kazakov M.O., Nizovskii A.I., Kalinkin A.V., Bukhtiyarov V.I., Lavrenov A.V., Likholobov V.A. // Appl. Catal. A 2014. V.469. P.472-482. DOI: 10.1016/j.apcata.2013.10.027.Li L., Cheruvathur A., Zuo S., An P., Hou F., Xu J., Li G., Liu G. // Appl. Catal. B 2021. V. 299. Art. 120670. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120670.Li L., Cheruvathur A., Zuo S., An P., Hou F., Xu J., Li G., Liu G. // Appl. Catal. B 2021. V. 299. Art. 120670. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120670.Zhao Y., Wang L., Kochubei A., Yang W., Xu H., Luo Y., Baiker A., Huang J., Wang Z., Jiang Y. // J. Phys. Chem. Lett. 2021. V. 12. P. 2536−2546. DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c00139.Zhao Y., Wang L., Kochubei A., Yang W., Xu H., Luo Y., Baiker A., Huang J., Wang Z., Jiang Y. // J. Phys. Chem. Lett. 2021. V. 12. P. 2536−2546. DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c00139.Kuo C-T., Lu Y., Kovarik L., Engelhard M., Karim A.M. // ACS Catalysis 2019. V. 9. P. 11030-11041. DOI: 10.1021/acscatal.9b02840.Kuo C-T., Lu Y., Kovarik L., Engelhard M., Karim A.M. // ACS Catalysis 2019. V. 9. P. 11030-11041. DOI: 10.1021/acscatal.9b02840.Belskaya O.B., Duplyakin V.K., Likholobov V.A. // Kinetics Catal. 2019. V. 60. №. 6. P. 761–775. DOI: 10.1134/S0023158419060016.Belskaya O.B., Duplyakin V.K., Likholobov V.A. // Kinetics Catal. 2019. V. 60. №. 6. P. 761–775. DOI: 10.1134/S0023158419060016.

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