catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2026-2-43-64catal-1255Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYКаталитическая коррозия поликристаллического родия в процессе высокотемпературного окисления аммиака воздухом при 1133 КCatalytic etching of polycrystalline rhodium during high-temperature oxidation of ammonia with air at 1133 KСалановА. Н.SalanovA. N.ctls@kalvis.ruСерковаА. Н.SerkovaA. N.ctls@kalvis.ruЖирноваА. С.ZhirnovaA. S.ctls@kalvis.ruКалинкинА. В.KalinkinA. V.ctls@kalvis.ruСмирновМ. Ю.SmirnovM. Yu.ctls@kalvis.ruЧерепановаС. В.CherepanovaS. V.ctls@kalvis.ruИсуповаЛ. А.IsupovaL. A.ctls@kalvis.ruПармонВ. Н.ParmonV. N.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian Federation2026300320262624364Copyright © LLC "KALVIS", 20262026LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1255

Методами рентгенофазового анализа (РФА), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), растровой электронной микроскопии (РЭМ) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) выявлена роль оксидов Rh2O3 и реакции молекул NH3 с кислородом оксида родия в формировании коррозионного слоя на Rh в процессе окисления NH3 воздухом на поликристаллическом родии (Rh(poly)) при 1133 К. При окислении NH3 на Rh(poly) одновременно протекают интенсивное окисление родия и реакция молекул NH3 с кислородом оксида Rh. По данным РФЭС при окислении NH3 на Rh(poly) формируются оксидные слои с составом Rh2O3. Данные РФА дают близкие значения параметра ГЦК-ячейки а металлического родия (3,802–3,803 Å) и области когерентного рассеивания (ОКР) D (39–55 нм) для всех образцов. Эти данные указывают на оксидные слои на металлическом Rh, содержащем субзерна размером 39–55 нм. На начальной стадии окисления NH3 (t ≤ 1 ч) формируются пористые оксидные агломераты размером ~0,7 мкм и растут кристаллические волокна диаметром 50–100 нм состава Rh2O3. При продолжительном окислении NH3 (t ≥ 10 ч) на поверхности образуются пластинчатые оксидные агломераты размером 0,5–1,0 мкм, на которых растут кристаллические пирамиды высотой 1–2 мкм состава Rh2O3. Формирование этих коррозионных структур при окислении NH3 может протекать через газовую фазу по механизму пар–жидкость–кристалл (ПЖК).

X-ray diffraction analysis (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were used to reveal the role of Rh2O3 oxides and reaction of NH3 molecules with rhodium oxide oxygen in the formation of etching layer on Rh during NH3 oxidation with air over polycrystalline rhodium (Rh(poly)) at 1133 K. The oxidation of NH3 on Rh(poly) is accompanied simultaneously by the intense oxidation of rhodium and the reaction of NH3 molecules with Rh oxide oxygen. According to XPS, NH3 oxidation on Rh(poly) leads to the formation of oxide layers with the composition Rh2O3. XRD data give close values for FCC lattice parameter a of metallic rhodium (3.802−3.803 Å) and coherent scattering region (CSR) D (39−55 nm) for all the samples. These data indicate oxide layers on metallic Rh, which contains subgrains with the size of 39−55 nm. In the initial step of NH3 oxidation (t ≤ 1 h), porous oxide agglomerates ca. 0.7 µm in size are formed and crystal Rh2O3 fibers 50−100 nm in diameter grow. A long-term oxidation of NH3 (t ≥ 10 h) results in the formation of plate-like 0.5−1.0 µm oxide agglomerates, on which crystal  Rh2O3 pyramids 1−2 µm in height grow. The formation of these etching structures during NH3 oxidation can occur via the gas phase according to the vapor-liquid-solid (VLS) mechanism.

поликристаллический родийвысокотемпературное окисление аммиакакаталитическая коррозия родияморфологиямикроструктура и химический состав коррозионных структуррастровая электронная микроскопияэнергодисперсионная рентгеновская спектроскопияpolycrystalline rhodiumhigh-temperature ammonia oxidationcatalytic etching of rhodiummorphologymicrostructure and chemical composition of etching structuresscanning electron microscopyenergy-dispersive X-ray spectroscopyReferenceshttps://ipa-news.de/index.php?id=30 – дата обращения 24.06.2025.https://ipa-news.de/index.php?id=30 – дата обращения 24.06.2025.https://matthey.com/en/products-and-markets/pgms-and-circularity/pgm-markets/pgm-market-reports – дата обращения 24.06.2025.https://matthey.com/en/products-and-markets/pgms-and-circularity/pgm-markets/pgm-market-reports – дата обращения 24.06.2025.Lox E.S.J. Automotive Exhaust treatment. In: Ertl G., Knozinger H., Schuth F., Weitkamp J. (eds). Handbook of Heterogeneous Catalysis, 2nd ed. Wiley-VCH, Weinheim. 2008. V. 5. P. 2575–2592. https://doi.org/10.1002/9783527610044.hetcat0130.Lox E.S.J. Automotive Exhaust treatment. In: Ertl G., Knozinger H., Schuth F., Weitkamp J. (eds). Handbook of Heterogeneous Catalysis, 2nd ed. Wiley-VCH, Weinheim. 2008. V. 5. P. 2575–2592. https://doi.org/10.1002/9783527610044.hetcat0130.Hatscher S.T., Fetzer T., Wagner E., Kneuper H. Ammonia Oxidation. In: Ertl G., Knozinger H., Schuth F., Weitkamp J. (eds). Handbook of Heterogeneous Catalysis 2nd ed. WILEYVCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. 2008. P. 2575–2592. https://doi.org/10.1002/9783527610044.hetcat0130.Hatscher S.T., Fetzer T., Wagner E., Kneuper H. Ammonia Oxidation. In: Ertl G., Knozinger H., Schuth F., Weitkamp J. (eds). Handbook of Heterogeneous Catalysis 2nd ed. WILEYVCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. 2008. P. 2575–2592. https://doi.org/10.1002/9783527610044.hetcat0130.Караваев М.М., Засорин А.П., Клещев Н.Ф. Каталитическое окисление аммиака. М.: Химия, 1983. 232 с.Караваев М.М., Засорин А.П., Клещев Н.Ф. Каталитическое окисление аммиака. М.: Химия, 1983. 232 с.Handforth S.L., Tilley J.N. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1934. V. 26. P. 1287.Handforth S.L., Tilley J.N. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1934. V. 26. P. 1287.Hannevold L., Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Journal of Crystal Growth. 2005. V. 279. P. 206. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2005.02.024.Hannevold L., Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Journal of Crystal Growth. 2005. V. 279. P. 206. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2005.02.024.Hannevold L., Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Journal of Alloys and Compounds. 2005. V. 402. P. 53. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.04.164.Hannevold L., Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Journal of Alloys and Compounds. 2005. V. 402. P. 53. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.04.164.Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Applied Catalysis A: General. 2001. V. 207. P. 43–54. https://doi.org/10.1016/S0926- 860X(00)00615-3.Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Applied Catalysis A: General. 2001. V. 207. P. 43–54. https://doi.org/10.1016/S0926- 860X(00)00615-3.Hannevold L., Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Applied Catalysis A: General. 2005. V. 284. P. 163–176. https://doi. org/10.1016/j.apcata.2005.01.033.Hannevold L., Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Applied Catalysis A: General. 2005. V. 284. P. 163–176. https://doi. org/10.1016/j.apcata.2005.01.033.Hannevold L., Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Applied Catalysis A: General. 2005. V. 284. P. 185–192. https://doi. org/10.1016/j.apcata.2005.01.032.Hannevold L., Nilsen O., Kjekshus A., Fjellvag H. // Applied Catalysis A: General. 2005. V. 284. P. 185–192. https://doi. org/10.1016/j.apcata.2005.01.032.Sheibe A., Lins U., Imbihl R. // Surface Science. 2005. V. 577. P.1. https://doi.org/10.1016/j.susc.2004.12.027Sheibe A., Lins U., Imbihl R. // Surface Science. 2005. V. 577. P.1. https://doi.org/10.1016/j.susc.2004.12.027Sheibe A., Hinz M., Imbihl R. // Surface Science. 2005. V. 76. P. 131. https://doi.org/10.1016/j.susc.2004.12.007Sheibe A., Hinz M., Imbihl R. // Surface Science. 2005. V. 76. P. 131. https://doi.org/10.1016/j.susc.2004.12.007Zeng Y.F., Imbihl R. // Journal of Catalysis. 2009. V. 261. P. 129. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2008.05.032Zeng Y.F., Imbihl R. // Journal of Catalysis. 2009. V. 261. P. 129. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2008.05.032Baerns M., Imbihl R., Kondratenko V.A., Kraehnert R., Offermans W.K., van Santen R.A., Sheibe A. // Journal of Catalysis. 2005. V. 232. P. 226. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2005.03.002Baerns M., Imbihl R., Kondratenko V.A., Kraehnert R., Offermans W.K., van Santen R.A., Sheibe A. // Journal of Catalysis. 2005. V. 232. P. 226. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2005.03.002Perez-Ramirez J., Kondratenko E.V., Kondratenko V.A., Baerns M. // Journal of Catalysis. 2004. V. 227. P. 90–100.Perez-Ramirez J., Kondratenko E.V., Kondratenko V.A., Baerns M. // Journal of Catalysis. 2004. V. 227. P. 90–100.Perez-Ramirez J., Kondratenko E.V., Kondratenko V.A., Baerns M. // Journal of Catalysis. 2005. V. 229. P. 303–313.Perez-Ramirez J., Kondratenko E.V., Kondratenko V.A., Baerns M. // Journal of Catalysis. 2005. V. 229. P. 303–313.Perez-Ramirez J., Kondratenko E.V., Novell-Leruth G., Ricart J.M. // Journal of Catalysis. 2009. V. 261. P. 217–223.Perez-Ramirez J., Kondratenko E.V., Novell-Leruth G., Ricart J.M. // Journal of Catalysis. 2009. V. 261. P. 217–223.Salanov A.N., Serkova A.N., Isupova L.A., Tsybulya S.V., Parmon V.N. // Catalysts. 2023. V. 13. № 2. P. 249–276. https://doi. org/10.3390/catal13020249.Salanov A.N., Serkova A.N., Isupova L.A., Tsybulya S.V., Parmon V.N. // Catalysts. 2023. V. 13. № 2. P. 249–276. https://doi. org/10.3390/catal13020249.Goldstein J.I., Newbury D.E., Michael J.R., Ritchie N.W.M., Scott J.H.J., Joy D.C. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, 5th ed. ; Springer Science+Business Media LLC: New York, USA. 2018. P. 1–63.https://doi.org/10.1007/978-1-4939-6676-9Goldstein J.I., Newbury D.E., Michael J.R., Ritchie N.W.M., Scott J.H.J., Joy D.C. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, 5th ed. ; Springer Science+Business Media LLC: New York, USA. 2018. P. 1–63.https://doi.org/10.1007/978-1-4939-6676-9Саланов А.Н., Серкова А.Н., Жирнова А.С., Калинкин А.В., Смирнов М.Ю., Исупова Л.А. // Журнал Структурной химии, т. 66, № 12, 2025, 157278, DOI 10.26902/JSC_id157278.Саланов А.Н., Серкова А.Н., Жирнова А.С., Калинкин А.В., Смирнов М.Ю., Исупова Л.А. // Журнал Структурной химии, т. 66, № 12, 2025, 157278, DOI 10.26902/JSC_id157278.TOPAS, version 4.2., Bruker AXS Inc. 2009. Madison. USA.TOPAS, version 4.2., Bruker AXS Inc. 2009. Madison. USA.Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E, Bomben K.D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Physical Electronic. Inc.: Minnesota, USA. 1995.Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E, Bomben K.D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Physical Electronic. Inc.: Minnesota, USA. 1995.Salanov A.N., Serkova A.N., Kalinkin A.V., Isupova L.A., Parmon V.N. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 930−958. https://doi.org/10.3390/catal12090930Salanov A.N., Serkova A.N., Kalinkin A.V., Isupova L.A., Parmon V.N. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 930−958. https://doi.org/10.3390/catal12090930Givargizov, E.I. The growth of filamentary and plate-like crystals from vapor. Moscow: Nauka. 1977.Givargizov, E.I. The growth of filamentary and plate-like crystals from vapor. Moscow: Nauka. 1977.Lyubovsky M.R., Barelko V.V. // Journal of Catalysis. 1994. V. 149. P. 23-35. https://doi.org/10.1006/jcat.1994.1269Lyubovsky M.R., Barelko V.V. // Journal of Catalysis. 1994. V. 149. P. 23-35. https://doi.org/10.1006/jcat.1994.1269Любовский М.Р., Барелко В.В. // Кинетика и катализ. 1994. Т. 35. № 3. С. 412—418.Любовский М.Р., Барелко В.В. // Кинетика и катализ. 1994. Т. 35. № 3. С. 412—418.

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