catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2019-4-299-306catal-634Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYПолучение MoVTeNbBiO катализаторов селективного окислительного превращения легких алкановPreparation of the MoVTeNbBiO catalysts for selective oxidative conversion of light alkanesЛазареваЕ. В.LazarevaE. V.ctls@kalvis.ruБондареваВ. М.BondarevaV. M.ctls@kalvis.ruСвинцицкийД. А.SvintsitskiyD. A.ctls@kalvis.ruКардашТ. Ю.KardashT. Yu.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск; Новосибирский государственный университет (НГУ)РоссияBoreskov Institute of Catalysis, Novosibirsk; Novosibirsk State UniversityRussian Federation201912072019194299306Copyright © LLC "KALVIS", 20192019LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/634

Показано, что способ синтеза и источник висмута оказывают значительное влияние на физико-химические свойства модифицированных MoVTeNbО катализаторов. Добавление органического соединения висмута с нейтральным рН на стадии смешения растворов исходных компонентов сопровождается выпадением осадка и формированием неактивных фаз при отсутствии необходимой фазы М1. Независимо от природы исходного соединения висмута его введение в сухой MoVTeNb прекурсор приводит к значительному разрушению такового, следствием чего является меньшее содержание фазы М1 и образование бинарных V-Mo и Te-Мo оксидов. Установлено, что в реакции окислительного дегидрирования этана (ОДЭ) максимальный выход этилена (76,5 %) был получен при пропитке прокаленного MoVTeNb оксидного катализатора раствором органического соединения висмута. На этом же катализаторе в реакции окисления пропана выход акриловой кислоты составляет ≈48 %. Тем не менее более технологичным способом получения висмутсодержащих катализаторов является введение азотнокислого висмута в раствор исходных компонентов. На катализаторе, полученном таким способом, в реакции ОДЭ максимальный выход этилена составляет ≈76 %.

Physicochemical properties of modified MoVTeNbО catalysts are shown to depend strongly on the preparation procedure and the source of bismuth. Addition of a pH-neutral organic bismuth-containing compound at the stage of mixing initial component solutions is accompanied by precipitation and formation of inactive phase but not the necessary phase M1. Irrespectively of the nature of the initial bismuth compound, the introduction of it to the dry MoVTeNb precursor results in destruction of the latter and, as a consequence, in a lower content of phase M1 and the formation of binary V-Mo and Te-Mo oxides. In the reaction of oxidative dehydrogenation of ethane (ODE), the maximal yield of ethylene (76.5 %) is observed with the catalyst obtained by impregnation of calcined MoVTeNb oxide catalyst with a solution of an organobismuth compound. The same catalyst provides the yield of acrylic acid of ca. 48 %. Nevertheless, a more practicable method for preparation of bismuthcontaining catalysts is the addition of bismuth nitrate to the solution of the initial components; such an ODE catalyst provides the maximal yield of ethylene of ca. 76 %.

этанпропанMoVTeNbBiO катализаторфаза М1ethanepropaneMoVTeNbBiO catalystphase M1ReferencesUshikubo T., Oshima K., Kayou A., Hatano M. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1997. V. 193. P. 473-480.Ushikubo T., Oshima K., Kayou A., Hatano M. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1997. V. 193. P. 473-480.Cavani F., Ballarini N., Cericola A. // Catal. Today. 2007. V. 127. P. 113-131.Cavani F., Ballarini N., Cericola A. // Catal. Today. 2007. V. 127. P. 113-131.Chieregato A., Lуpez Nieto J.M., Cavani F. // Coord. Chem. Rev. 2014 P. 1-21.Chieregato A., Lуpez Nieto J.M., Cavani F. // Coord. Chem. Rev. 2014 P. 1-21.Lopez Nieto J. M., Solsona B., Concepcion P., Ivars F., Dejoz, A., Vazquez M. I. // Catal. Today. 2010. V. 157. P. 291-296.Lopez Nieto J. M., Solsona B., Concepcion P., Ivars F., Dejoz, A., Vazquez M. I. // Catal. Today. 2010. V. 157. P. 291-296.Ishchenko E.V., Kardash T.Y., Gulyaev R.V., Ishchenko A.V., Sobolev V.I., Bondareva V.M. // Appl. Catal. A. Gen. 2016. V. 514. P. 1-13.Ishchenko E.V., Kardash T.Y., Gulyaev R.V., Ishchenko A.V., Sobolev V.I., Bondareva V.M. // Appl. Catal. A. Gen. 2016. V. 514. P. 1-13.Ishchenko E.V., Gulyaev R.V., Kardash T.Y., Ishchenko A.V., Gerasimov E.Y., Sobolev V.I., Bondareva V.M. // Appl. Catal. A. Gen. 2017. V. 534. P. 58-69.Ishchenko E.V., Gulyaev R.V., Kardash T.Y., Ishchenko A.V., Gerasimov E.Y., Sobolev V.I., Bondareva V.M. // Appl. Catal. A. Gen. 2017. V. 534. P. 58-69.Deniau B., Nguyen T.T., Delichere P., Safonova O., Millet J.-M.M. // Top. Cat. 2013. V. 56. P. 1952-1962.Deniau B., Nguyen T.T., Delichere P., Safonova O., Millet J.-M.M. // Top. Cat. 2013. V. 56. P. 1952-1962.Hibst H., Rosowski F., Cox G. // Cat. Today 2006. V. 117. P. 234-241.Hibst H., Rosowski F., Cox G. // Cat. Today 2006. V. 117. P. 234-241.Hibst H., Cox G., Borgmeier. BASF, Aktiengesellschaft, Patent WO 2004/099 081, publ. 18.11.2004.Hibst H., Cox G., Borgmeier. BASF, Aktiengesellschaft, Patent WO 2004/099 081, publ. 18.11.2004.Zhu Y., Lu W., Li H., Wan H. // J. Catal. 2007. V.246. P. 382—389.Zhu Y., Lu W., Li H., Wan H. // J. Catal. 2007. V.246. P. 382—389.Oliver J.M., López-Nieto J.M., Botella P., Mifsud A. // Appl. Catal. A. Gen. 2004. V. 257. P. 67-76.Oliver J.M., López-Nieto J.M., Botella P., Mifsud A. // Appl. Catal. A. Gen. 2004. V. 257. P. 67-76.Yu Z., Zheng W., Xu W., Zhang Yu., Fu H., Zhang P. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2009. V. 19. P. 476-479.Yu Z., Zheng W., Xu W., Zhang Yu., Fu H., Zhang P. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2009. V. 19. P. 476-479.Ischenko E.V., Popova G.Ya, Andrushkevich T.V., Bondareva V.M., Aleshina G.I., Chesalov Yu.A., Kardash T.Yu., Plyasova L.M., Dovlitova L.S., Ischenko A.V. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2010. Vol. 175. P. 479-482.Ischenko E.V., Popova G.Ya, Andrushkevich T.V., Bondareva V.M., Aleshina G.I., Chesalov Yu.A., Kardash T.Yu., Plyasova L.M., Dovlitova L.S., Ischenko A.V. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2010. Vol. 175. P. 479-482.Popova G.Ya., Andrushkevich T.V., Dovlitova L.S., Aleshina G.I., Chesalov Yu.A., Ishenko A.V., Ischenko E.V., Plyasova L.M., Malakhov V.V., Khramov M.I. // Appl. Catal. 2009. V. 353. P. 249-257.Popova G.Ya., Andrushkevich T.V., Dovlitova L.S., Aleshina G.I., Chesalov Yu.A., Ishenko A.V., Ischenko E.V., Plyasova L.M., Malakhov V.V., Khramov M.I. // Appl. Catal. 2009. V. 353. P. 249-257.Oh K.S., Woo S.I. // Catal. Today. 2008. V.137. P. 61-70.Oh K.S., Woo S.I. // Catal. Today. 2008. V.137. P. 61-70.Туркевич Н.М. // Украинский химический журнал. 1949. Т. 15. Вып. 2. C. 243.Туркевич Н.М. // Украинский химический журнал. 1949. Т. 15. Вып. 2. C. 243.Туркевич Н.М. // Украинский химический журнал. 1949. Т. 15. Вып. 2. C. 250—252.Туркевич Н.М. // Украинский химический журнал. 1949. Т. 15. Вып. 2. C. 250—252.Рабинович В.А, Хавин З.Я. Краткий химический справочник: Справ. изд. / Под ред. А.А. Потехина и А.И. Ефимова. 4-е изд., стереотипное. СПб.: Химия, 1994. C. 60.Рабинович В.А, Хавин З.Я. Краткий химический справочник: Справ. изд. / Под ред. А.А. Потехина и А.И. Ефимова. 4-е изд., стереотипное. СПб.: Химия, 1994. C. 60.Valente J.S., Armendáriz-Herrera H., Quintana-Solórzano R., Paz del Ángel, Nava N., Massó A., López Nieto J.M. // ACS Catal. 2014. V. 4. P. 1293.Valente J.S., Armendáriz-Herrera H., Quintana-Solórzano R., Paz del Ángel, Nava N., Massó A., López Nieto J.M. // ACS Catal. 2014. V. 4. P. 1293.Ishchenko E.V., Andrushkevich T.V., Popova G.Ya., Chesalov Yu.A., Plyasova L.M., Ishchenko A.V., Kardash T.Yu., Dovlitova L.S. // Catal. Ind. 2010. V. 2. P. 291.Ishchenko E.V., Andrushkevich T.V., Popova G.Ya., Chesalov Yu.A., Plyasova L.M., Ishchenko A.V., Kardash T.Yu., Dovlitova L.S. // Catal. Ind. 2010. V. 2. P. 291.Popova G.Y., Andrushkevich T.V., Chesalov Y.A., Plyasova L.M., Dovlitova L.S., Ischenko E.V., Aleshina G.I., Khramov M.I. // Catal. Today. 2009. V. 144. P. 312-317.Popova G.Y., Andrushkevich T.V., Chesalov Y.A., Plyasova L.M., Dovlitova L.S., Ischenko E.V., Aleshina G.I., Khramov M.I. // Catal. Today. 2009. V. 144. P. 312-317.DeSanto P., Buttrey D.J., Grasselli R.K., Lugmair C.G., Volpe A.F., Toby B.H., Vogt Th. // Z. Krist. 2004. V. 219. P. 152-165.DeSanto P., Buttrey D.J., Grasselli R.K., Lugmair C.G., Volpe A.F., Toby B.H., Vogt Th. // Z. Krist. 2004. V. 219. P. 152-165.Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) Release 2008: Fashinformationszentrum Karlsruhe D #8211; 1754 Eggenstein #8211; Leopoldshafen. Germany. 2008.Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) Release 2008: Fashinformationszentrum Karlsruhe D #8211; 1754 Eggenstein #8211; Leopoldshafen. Germany. 2008.Svintsitskiy D.A., Kardash T.Y., Stonkus O.A., Slavinskaya E.M., Stadnichenko A.I., Koscheev S.V., Chupakhin A.P., Boronin A.I. // J. Phys. Chem. 2013. V. 117. P. 14588-14599.Svintsitskiy D.A., Kardash T.Y., Stonkus O.A., Slavinskaya E.M., Stadnichenko A.I., Koscheev S.V., Chupakhin A.P., Boronin A.I. // J. Phys. Chem. 2013. V. 117. P. 14588-14599.Svintsitskiy D.A., Slavinskaya E.M., Kardash T.Y., Avdeev V.I., Senkovskiy B.V., Koscheev S.V., Boronin A.I. // Appl. Catal. A. Gen. 2016. V. 510. P. 64-73.Svintsitskiy D.A., Slavinskaya E.M., Kardash T.Y., Avdeev V.I., Senkovskiy B.V., Koscheev S.V., Boronin A.I. // Appl. Catal. A. Gen. 2016. V. 510. P. 64-73.Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy. Perkin-Elmer Corp. Eden Prairie. Minnesota. USA. 1992.Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy. Perkin-Elmer Corp. Eden Prairie. Minnesota. USA. 1992.Бондарева В.М., Кардаш Т.Ю., Ищенко Е.В., Соболев В.И. // Катализ в промышленности. 2014. № 6. С. 38—44.Бондарева В.М., Кардаш Т.Ю., Ищенко Е.В., Соболев В.И. // Катализ в промышленности. 2014. № 6. С. 38—44.Holmberg J., Grasselli R.K., Andersson A. // Appl. Catal. A. 2004. V. 270. P. 121-134.Holmberg J., Grasselli R.K., Andersson A. // Appl. Catal. A. 2004. V. 270. P. 121-134.Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 00-058-0789 (M1).Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 00-058-0789 (M1).Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 00-057-1099 (M2).Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 00-057-1099 (M2).Kardash T.Y., Lazareva E.V., Svintsitskiy D.A., Ishchenko A.V., Bondareva V.M., Neder R.B. // RSC Adv. 2018. V. 8. P. 35903-35916. 32. ICSD, № 01-077-0649 (V0.97Mo0.95O5).Kardash T.Y., Lazareva E.V., Svintsitskiy D.A., Ishchenko A.V., Bondareva V.M., Neder R.B. // RSC Adv. 2018. V. 8. P. 35903-35916. 32. ICSD, № 01-077-0649 (V0.97Mo0.95O5).Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 01-077-0649 (V0.97Mo0.95O5).Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 01-077-0649 (V0.97Mo0.95O5).Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 00-031-1437 ((V0.07Mo0.93)5O14).Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 00-031-1437 ((V0.07Mo0.93)5O14).Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 00-031-0874 (TеМо5О16).Powder diffraction file. PDF-2 2009. International Center for Diffraction Data, USA, № 00-031-0874 (TеМо5О16).Ishikawa S., Goto Y., Kawahara Y., Inukai S., Hiyoshi N., Dummer N.F, Murayama T., Yoshida A., Sadakane M., Ueda W. // Chem. Mater. 2017. V. 29. P. 2939-2950.Ishikawa S., Goto Y., Kawahara Y., Inukai S., Hiyoshi N., Dummer N.F, Murayama T., Yoshida A., Sadakane M., Ueda W. // Chem. Mater. 2017. V. 29. P. 2939-2950.Heine C, Havecker M., Trunschke A., Schlogl R., Eichelbaum M. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. P. 8983-8993.Heine C, Havecker M., Trunschke A., Schlogl R., Eichelbaum M. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. P. 8983-8993.Botella P., Lopez Nieto J.M., Solsona B., Mifsud A., Marquez F. // J. Catal. 2002. V. 455. P. 445-455.Botella P., Lopez Nieto J.M., Solsona B., Mifsud A., Marquez F. // J. Catal. 2002. V. 455. P. 445-455.Sanfiz A.C., Hansen T.W., Teschner D., Schnorch P., Girgsdies F., Trunschke A., Schlogl R., Looi M.H., Bee S., Hamid A. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 1912-1921.Sanfiz A.C., Hansen T.W., Teschner D., Schnorch P., Girgsdies F., Trunschke A., Schlogl R., Looi M.H., Bee S., Hamid A. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 1912-1921.Baca M., Millet J.-M.M. // Appl. Catal. A. Gen. 2005. V. 288. P. 243.Baca M., Millet J.-M.M. // Appl. Catal. A. Gen. 2005. V. 288. P. 243.Безденежных А.А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и pасчета кинетических констант. Л.: Химия, 1973. С. 256.Безденежных А.А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и pасчета кинетических констант. Л.: Химия, 1973. С. 256.

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