catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2025-6-45-55catal-1211Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYГлубокое окисление метана на Pd-стекловолокнистых катализаторах, приготовленных методом химического осаждения из газовой фазыDeep oxidation of methane on Pd-fiberglass catalysts prepared by chemical vapor deposition techniqueСукнёвА. П.SuknevA. P.ctls@kalvis.ruДоровскихС. И.DorovskikhS. I.ctls@kalvis.ruБорисоваД. А.BorisovaD. A.ctls@kalvis.ruСадовскаяЕ. М.SadovskayaE. M.ctls@kalvis.ruЖежераМ.ZhezheraM.ctls@kalvis.ruМаксимовскийЕ. А.MaksimovskiyE. A.ctls@kalvis.ruСвинцицкийД. А.SvintsitskiyD. A.ctls@kalvis.ruДеревщиковВ. С.DerevshchikovV. S.ctls@kalvis.ruВикуловаЕ. С.VikulovaE. S.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian FederationИнститут неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, НовосибирскРоссияNikolaev Institute of Inorganic Chemistry, NovosibirskRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск; Новосибирский государственный университет, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, Novosibirsk; Novosibirsk State University, NovosibirskRussian FederationИнститут неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Новосибирск; Новосибирский государственный университет, НовосибирскРоссияNikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Novosibirsk; Novosibirsk State University, NovosibirskRussian Federation2025081220252564555Copyright © LLC "KALVIS", 20252025LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1211

Методом химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ) и традиционным методом пропитки по влагоемкости синтезированы новые Pd-стекловолокнистые катализаторы (СВК) окисления летучих органических соединений (ЛОС). Образцы СВК охарактеризованы физико-химическими методами (СЭМ, РФЭС), изучено формирование металлических частиц на поверхности стекловолокон. На полученных СВК изучен процесс окисления метана, определены удельные скорости, а также энергии активации реакции окисления метана. Проведен сравнительный анализ катализаторов, приготовленных методами ХОГФ и пропитки, показана перспективность использования метода ХОГФ как эффективного метода синтеза СВК.

In this work, new Pd fiberglass catalysts (FGCs) for the oxidation of volatile organic compounds (VOCs) were synthesized using chemical vapor deposition (CVD) and the traditional incipient wetness impregnation. The FGC samples were characterized by physicochemical methods (SEM, XPS), and the formation of metal particles on the surface of the glass fibers was studied. The process of methane oxidation on the obtained GFCs was investigated, and the specific reaction rates as well as the activation energies for the oxidation of CH4 on the FGCs were determined. A comparative analysis of the catalysts prepared by CVD and impregnation methods was conducted, demonstrating the potential of the CVD method as an effective approach for FGCs synthesis, serving as an alternative to the impregnation method.

летучие органические соединенияхимическое осаждение из газовой фазыпалладийметанстекловолокнистый катализаторСЭМРФЭСскорость реакцииэнергия активацииvolatile organic compoundschemical vapor depositionpalladiummethanefiberglass catalystSEMXPSreaction rateactivation energyРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания Института катализа СО РАН (проект FWUR-2024-0038), осаждение Pd на стекловолокно – в рамках государственного задания Института неорганической химии СО РАН (проект 121031700314-5).The work was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of the state assignment of the Institute of Catalysis SB RAS (project FWUR-2024-0038), the deposition of Pd on glass fiber - within the framework of the state assignment of the Institute of Inorganic Chemistry SB RAS (project 121031700314-5).ReferencesZhou X., Zhou X., Wang C., Zhou H. // Chemosphere. 2023. V. 313. P. 137489.Zhou X., Zhou X., Wang C., Zhou H. // Chemosphere. 2023. V. 313. P. 137489.Kamal M.S., Razzak S.A., Hossain M.M. // Atmos. Environ. 2016. V. 140. P. 117–134.Kamal M.S., Razzak S.A., Hossain M.M. // Atmos. Environ. 2016. V. 140. P. 117–134.Rochard G., Olivet L., Tannous M., Poupin C., Siffert S., Cousin R. // Catalysts. 2021. V. 11. № 10. .Rochard G., Olivet L., Tannous M., Poupin C., Siffert S., Cousin R. // Catalysts. 2021. V. 11. № 10. .He C., Cheng J., Zhang X., Douthwaite M., Pattisson S., Hao Z. // Chem. Rev. 2019. V. 119. № 7. P. 4471–4568.He C., Cheng J., Zhang X., Douthwaite M., Pattisson S., Hao Z. // Chem. Rev. 2019. V. 119. № 7. P. 4471–4568.Yang L., Li Y., Sun Y., Wang W., Shao Z. // Energy Environ. Mater. 2022. V. 5. № 3. P. 751–776.Yang L., Li Y., Sun Y., Wang W., Shao Z. // Energy Environ. Mater. 2022. V. 5. № 3. P. 751–776.Everaert K., Baeyens J. // J. Hazard. Mater. 2004. V. 109. № 1–3. P. 113–139.Everaert K., Baeyens J. // J. Hazard. Mater. 2004. V. 109. № 1–3. P. 113–139.Wen M., Zhang M., Hossain M.M., Li K., Luo X. // Catal. 2023, Vol. 13, Page 268. 2023. V. 13. № 2. P. 268.Wen M., Zhang M., Hossain M.M., Li K., Luo X. // Catal. 2023, Vol. 13, Page 268. 2023. V. 13. № 2. P. 268.Yi J., Liu J., Gao B., Bo L., Cao L., Sillanpää M. // J. Environ. Chem. Eng. 2025. V. 13. № 2. P. 115691.Yi J., Liu J., Gao B., Bo L., Cao L., Sillanpää M. // J. Environ. Chem. Eng. 2025. V. 13. № 2. P. 115691.Liotta L.F. // Appl. Catal. B Environ. 2010. V. 100. № 3–4. P. 403–412.Liotta L.F. // Appl. Catal. B Environ. 2010. V. 100. № 3–4. P. 403–412.Xu Z., Li J., Wang X., Wang T., Li D., Ao Z. // Mater. Today Chem. 2023. V. 29. P. 101403.Xu Z., Li J., Wang X., Wang T., Li D., Ao Z. // Mater. Today Chem. 2023. V. 29. P. 101403.Shen Q., Lu Z., Bi F., Zhang D., Li L., Zhang X., Yang Y., Wu M. // Sep. Purif. Technol. 2023. V. 325. P. 124707.Shen Q., Lu Z., Bi F., Zhang D., Li L., Zhang X., Yang Y., Wu M. // Sep. Purif. Technol. 2023. V. 325. P. 124707.Peng R., Li S., Sun X., Ren Q., Chen L., Fu M., Wu J., Ye D. // Appl. Catal. B Environ. 2018. V. 220. P. 462–470.Peng R., Li S., Sun X., Ren Q., Chen L., Fu M., Wu J., Ye D. // Appl. Catal. B Environ. 2018. V. 220. P. 462–470.Saraev A.A., Yashnik S.A., Gerasimov E.Y., Kremneva A.M., Vinokurov Z.S., Kaichev V. V. // Catalysts. 2021. V. 11. № 12. P. 1446.Saraev A.A., Yashnik S.A., Gerasimov E.Y., Kremneva A.M., Vinokurov Z.S., Kaichev V. V. // Catalysts. 2021. V. 11. № 12. P. 1446.Cui J., Cui Y., Tan J., Zhang H., Gu M., Huang L. // J. Environ. Chem. Eng. 2024. V. 12. № 1. P. 111930.Cui J., Cui Y., Tan J., Zhang H., Gu M., Huang L. // J. Environ. Chem. Eng. 2024. V. 12. № 1. P. 111930.Mashkovtsev M.A., Khudorozhkov A.K., Beck I.E., Porsin A. V., Prosvirin I.P., Rychkov V.N., Bukhtiyarov V.I. // Catal. Ind. 2011. V. 3. № 4. P. 350–357.Mashkovtsev M.A., Khudorozhkov A.K., Beck I.E., Porsin A. V., Prosvirin I.P., Rychkov V.N., Bukhtiyarov V.I. // Catal. Ind. 2011. V. 3. № 4. P. 350–357.Mortensen R.L., Noack H.D., Pedersen K., Dunstan M.A., Wilhelm F., Rogalev A., Pedersen K.S., Mielby J., Mossin S. // Appl. Catal. B Environ. Energy. 2024. V. 344. P. 123646.Mortensen R.L., Noack H.D., Pedersen K., Dunstan M.A., Wilhelm F., Rogalev A., Pedersen K.S., Mielby J., Mossin S. // Appl. Catal. B Environ. Energy. 2024. V. 344. P. 123646.Oh J., Boucly A., van Bokhoven J.A., Artiglia L., Cargnello M. // Acc. Chem. Res. 2024. V. 57. № 1. P. 23–36.Oh J., Boucly A., van Bokhoven J.A., Artiglia L., Cargnello M. // Acc. Chem. Res. 2024. V. 57. № 1. P. 23–36.Chu M., Wang R., Han S., Khokhar M.Q., Rahman R.U., Dao V.A., Pham D.P., Yang L., Yi J. // J. Phys. Chem. Solids. 2024. V. 193. P. 112153.Chu M., Wang R., Han S., Khokhar M.Q., Rahman R.U., Dao V.A., Pham D.P., Yang L., Yi J. // J. Phys. Chem. Solids. 2024. V. 193. P. 112153.Lee J.H., Trimm D.L. // Fuel Process. Technol. 1995. V. 42. № 2–3. P. 339–359.Lee J.H., Trimm D.L. // Fuel Process. Technol. 1995. V. 42. № 2–3. P. 339–359.Murata K., Ohyama J., Yamamoto Y., Arai S., Satsuma A. // ACS Catal. 2020. V. 10. № 15. P. 8149–8156.Murata K., Ohyama J., Yamamoto Y., Arai S., Satsuma A. // ACS Catal. 2020. V. 10. № 15. P. 8149–8156.Stakheev A.Y., Batkin A.M., Teleguina N.S., Bragina G.O., Zaikovsky V.I., Prosvirin I.P., Khudorozhkov A.K., Bukhtiyarov V.I. // Top. Catal. 2013. V. 56. № 1–8. P. 306–310.Stakheev A.Y., Batkin A.M., Teleguina N.S., Bragina G.O., Zaikovsky V.I., Prosvirin I.P., Khudorozhkov A.K., Bukhtiyarov V.I. // Top. Catal. 2013. V. 56. № 1–8. P. 306–310.Balzhinimaev B.S., Paukshtis E.A., Vanag S. V., Suknev A.P., Zagoruiko A.N. // Catal. Today. 2010. V. 151. № 1–2. P. 195–199.Balzhinimaev B.S., Paukshtis E.A., Vanag S. V., Suknev A.P., Zagoruiko A.N. // Catal. Today. 2010. V. 151. № 1–2. P. 195–199.Gulyaeva Y.K., Kaichev V. V., Zaikovskii V.I., Kovalyov E. V., Suknev A.P., Bal’Zhinimaev B.S. // Catal. Today. 2015. V. 245. P. 139–146.Gulyaeva Y.K., Kaichev V. V., Zaikovskii V.I., Kovalyov E. V., Suknev A.P., Bal’Zhinimaev B.S. // Catal. Today. 2015. V. 245. P. 139–146.Bal’zhinimaev B.S., Kovalyov E. V., Kaichev V. V., Suknev A.P., Zaikovskii V.I. // Top. Catal. 2017. V. 60. № 1–2. P. 73–82.Bal’zhinimaev B.S., Kovalyov E. V., Kaichev V. V., Suknev A.P., Zaikovskii V.I. // Top. Catal. 2017. V. 60. № 1–2. P. 73–82.Bal’zhinimaev B.S. // Russ. Chem. Rev. 2020. V. 89. № 11. P. 1184–1203.Bal’zhinimaev B.S. // Russ. Chem. Rev. 2020. V. 89. № 11. P. 1184–1203.Kovalyov E. V., Sadovskaya E.M., Bal’zhinimaev B.S. // Chem. Eng. J. 2018. V. 349. P. 547–553.Kovalyov E. V., Sadovskaya E.M., Bal’zhinimaev B.S. // Chem. Eng. J. 2018. V. 349. P. 547–553.Lopatin S., Elyshev A., Zagoruiko A. // Chem. Eng. Res. Des. 2023. V. 190. P. 255–267.Lopatin S., Elyshev A., Zagoruiko A. // Chem. Eng. Res. Des. 2023. V. 190. P. 255–267.Badica P., Lőrinczi A. // Coatings 2024, Vol. 14, Page 1260. 2024. V. 14. № 10. P. 1260.Badica P., Lőrinczi A. // Coatings 2024, Vol. 14, Page 1260. 2024. V. 14. № 10. P. 1260.Vargas Garcia J.R., Goto T. // Mater. Trans. 2003. V. 44. № 9. P. 1717–1728.Vargas Garcia J.R., Goto T. // Mater. Trans. 2003. V. 44. № 9. P. 1717–1728.Utriainen M., Kröger-Laukkanen M., Johansson L.S., Niinistö L. // Appl. Surf. Sci. 2000. V. 157. № 3. P. 151–158.Utriainen M., Kröger-Laukkanen M., Johansson L.S., Niinistö L. // Appl. Surf. Sci. 2000. V. 157. № 3. P. 151–158.Belousov O. V., Tarabanko V.E., Borisov R. V., Simakova I.L., Zhyzhaev A.M., Tarabanko N., Isakova V.G., Parfenov V. V., Ponomarenko I. V. // React. Kinet. Mech. Catal. 2019. V. 127. № 1. P. 25–39.Belousov O. V., Tarabanko V.E., Borisov R. V., Simakova I.L., Zhyzhaev A.M., Tarabanko N., Isakova V.G., Parfenov V. V., Ponomarenko I. V. // React. Kinet. Mech. Catal. 2019. V. 127. № 1. P. 25–39.Selishchev D., Svintsitskiy D., Kovtunova L., Gerasimov E., Gladky A., Kozlov D. // Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 2021. V. 612. P. 125959.Selishchev D., Svintsitskiy D., Kovtunova L., Gerasimov E., Gladky A., Kozlov D. // Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 2021. V. 612. P. 125959.Vikulova E.S., Cherkasov S.A., Nikolaeva N.S., Smolentsev A.I., Sysoev S. V., Morozova N.B. // J. Therm. Anal. Calorim. 2019. V. 135. № 4. P. 2573–2582.Vikulova E.S., Cherkasov S.A., Nikolaeva N.S., Smolentsev A.I., Sysoev S. V., Morozova N.B. // J. Therm. Anal. Calorim. 2019. V. 135. № 4. P. 2573–2582.Parkhomenko R.G., Trubin S. V., Turgambaeva A.E., Igumenov I.K. // J. Cryst. Growth. 2015. V. 414. P. 143–150.Parkhomenko R.G., Trubin S. V., Turgambaeva A.E., Igumenov I.K. // J. Cryst. Growth. 2015. V. 414. P. 143–150.Cominos V., Gavriilidis A. // Eur. Phys. J. - Appl. Phys. 2001. V. 15. № 1. P. 23–33.Cominos V., Gavriilidis A. // Eur. Phys. J. - Appl. Phys. 2001. V. 15. № 1. P. 23–33.Cominos V., Gavriilidis A. // Appl. Catal. A Gen. 2001. V. 210. № 1–2. P. 381–390.Cominos V., Gavriilidis A. // Appl. Catal. A Gen. 2001. V. 210. № 1–2. P. 381–390.Semyannikov P.P., Grankin V.M., Igumenov I.K., Bykov A.F. // J. Phys. IV Proc. 1995. V. 05. № C5. P. C5-205-C5-211.Semyannikov P.P., Grankin V.M., Igumenov I.K., Bykov A.F. // J. Phys. IV Proc. 1995. V. 05. № C5. P. C5-205-C5-211.Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. 1992. .Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. 1992. .Vijayaraghavan G., Stevenson K.J. // ECS Trans. 2008. V. 6. № 25. P. 43–50.Vijayaraghavan G., Stevenson K.J. // ECS Trans. 2008. V. 6. № 25. P. 43–50.Wagner C.D., Naumkin A.V., Kraut-Vass A., Allison J.W., Powell C.J., Rumble C.J. // National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg. 2003. .Wagner C.D., Naumkin A.V., Kraut-Vass A., Allison J.W., Powell C.J., Rumble C.J. // National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg. 2003. .Bosman H.J.M., Pijpers A.P., Jaspers A.W.M.A. // J. Catal. 1996. V. 161. № 2. P. 551–559.Bosman H.J.M., Pijpers A.P., Jaspers A.W.M.A. // J. Catal. 1996. V. 161. № 2. P. 551–559.Fleisch T.H., Zajac G.W., Schreiner J.O., Mains G.J. // Appl. Surf. Sci. 1986. V. 26. P. 488–497.Fleisch T.H., Zajac G.W., Schreiner J.O., Mains G.J. // Appl. Surf. Sci. 1986. V. 26. P. 488–497.Kibis L.S., Stadnichenko A.I., Koscheev S. V, Zaikovskii V.I., Boronin A.I. // J. Phys. Chem. C. 2012. V. 116. P. 19342–19348.Kibis L.S., Stadnichenko A.I., Koscheev S. V, Zaikovskii V.I., Boronin A.I. // J. Phys. Chem. C. 2012. V. 116. P. 19342–19348.Glazneva T.S., Paukshtis E.A., Sadovskaya E.M., Larina T. V., Bal’zhinimaev B.S. // J. Am. Ceram. Soc. 2019. V. 102. № 9. P. 5164–5171.Glazneva T.S., Paukshtis E.A., Sadovskaya E.M., Larina T. V., Bal’zhinimaev B.S. // J. Am. Ceram. Soc. 2019. V. 102. № 9. P. 5164–5171.Van Giezen J.C., Van Den Berg F.R., Kleinen J.L., Van Dillen A.J., Geus J.W. // Catal. Today. 1999. V. 47. № 1–4. P. 287–293.Van Giezen J.C., Van Den Berg F.R., Kleinen J.L., Van Dillen A.J., Geus J.W. // Catal. Today. 1999. V. 47. № 1–4. P. 287–293.Hurtado P., Ordóñez S., Sastre H., Díez F. V. // Appl. Catal. B Environ. 2004. V. 51. № 4. P. 229–238.Hurtado P., Ordóñez S., Sastre H., Díez F. V. // Appl. Catal. B Environ. 2004. V. 51. № 4. P. 229–238.Ciuparu D., Lyubovsky M.R., Altman E., Pfefferle L.D., Datye A. // Catal. Rev. 2002. V. 44. № 4. P. 593–649.Ciuparu D., Lyubovsky M.R., Altman E., Pfefferle L.D., Datye A. // Catal. Rev. 2002. V. 44. № 4. P. 593–649.Худорожков А.К. Изучение влияния состояния поверхности палладийсодержащих катализаторов на их активность и стабильность в реакции полного окисления метана: дис. на соиск. учен. степ. канд. хим. наук, Н.: Институт катализа, 2018. 121 с.Худорожков А.К. Изучение влияния состояния поверхности палладийсодержащих катализаторов на их активность и стабильность в реакции полного окисления метана: дис. на соиск. учен. степ. канд. хим. наук, Н.: Институт катализа, 2018. 121 с.

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