Изучены свойства металлов подгруппы железа (Fe, Co, Ni), нанесенных на мезопористый углерод Сибунит, в процессе образования углерода при каталитическом пиролизе высокомолекулярных алканов (гексан, ундекан и гексадекан). В случае катализатора NiO/Сибунит скорость образования углерода в интервале температур 500–600 °С уменьшается в ряду гексан > ундекан > гексадекан. Отлагающийся углерод представляет собой углеродные нановолокна. Установлен ряд активности восстановленных катализаторов в образовании углерода: 10%NiО/Сибунит > 10%CoО/Сибунит > 10%Fe2О3/Сибунит. Морфология углерода, образовавшегося на катализаторе 10%CoО/Сибунит, зависит от дисперсности частиц активного компонента: на частицах размером 10–30 нм растут многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ), на частицах более 30 нм образуются углеродные нановолокна. Рентгеноструктурные исследования катализатора Fe2O3/Сибунит после реакции показали, что активный компонент может находиться как в виде металла, так и в виде карбида железа, причем доля каждой из фаз в составе катализатора зависит от дисперсности частиц активной фазы. При размере частиц 10–30 нм железо находится в виде металла, при бóльших размерах – в виде карбида. Сделан вывод, что за образование углеродных нановолокон ответственны частицы карбида железа, а за образование МУНТ – частицы железа.
The properties of iron group metals (Fe, Co, Ni) supported on mesoporous carbon Sibunit are studied regarding the carbon formation during catalytic pyrolysis of high-molecular alkanes (hexane, undecane, hexadecane). With the catalyst NiO/Sibunit, the rate of the carbon formation at 500–600 °C decreases in the series hexane > undecane > hexadecane. The carbon is deposited as carbon nanofibers. The series of the activity of the reduced catalyst to the carbon production is: 10%NiО/Sibunit > 10%CoO/Sibunit > 10%Fe2О3/Sibunit. The morphology of carbon produced over the 10%CoO/Sibunit catalyst depends on the metal particle dispersion: multilayer carbon nanotubes (MCNT) grow on 10–30 nm particles and carbon nanofibers on the particles larger than 30 nm in size. XRD studies of the Fe2O3/Sibunit catalyst after the reaction showed that the active component can be in the form of iron metal and iron carbide, the proportion of each phase being dependent on the dispersion of the active phase particles. The particles of 10–30 nm in size produce iron metal, and the larger particles give iron carbide. It is concluded that the iron carbide particles are responsible for the formation of carbon nanofibers and iron particles for the formation of MCNT.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.