catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2022-6-68-77catal-853Research ArticleКАТАЛИЗ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫСATALYSIS AND ENVIRONMENT PROTECTIONКомпозиты TiO2 /Cr2O3 сферической формы, синтезированные с применением ионообменных смол в качестве темплатаSpherical TiO2 /Cr2O3 Composites Synthesized Using Ion-Exchange Resins as a TemplateБузаевА. А.BuzaevA. A.ctls@kalvis.ruРогачеваА. О.RogachevaA. O.ctls@kalvis.ruЛаринаТ. В.LarinaT. V.ctls@kalvis.ruДокучицЕ. В.DokuchitsE. V.ctls@kalvis.ruХалиповаО. С.KhalipovaO. S.ctls@kalvis.ruЖарковаВ. В.ZharkovaV. V.ctls@kalvis.ruТомский государственный университет (ТГУ), ТомскРоссияTomsk State UniversityRussian FederationИнститут катализа им. Г.К Борескова СО РАН (ИК СО РАН), НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian Federation2022011220222266877Copyright © LLC "KALVIS", 20222022LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/853

Синтезированы два образца композитов TiO2 /Cr2O3 в виде гранул сферической формы, полученных путем стадийной термической обработки ионообменных смол, предварительно насыщенных катионами хрома Cr3+ и дихромат-анионами Cr2O72– и покрытых пленкообразующим раствором на основе диоксида титана. Температурные режимы термической обработки устанавливались на основании термического анализа и определялись видом ионообменной смолы, которая была выбрана в качестве темплата. Полученные композиты состоят в основном из фазы α-Cr2O3, содержание фазы TiO2 составляет не более 4 %. Композиты повторяют сферическую форму зерен исходных ионообменных смол размером от 370 до 660 мкм. Гранулы образца на основе катионита, адсорбирующего ионы Cr3+, имеют пористую структуру с утолщениями и полостями. Гранулы образца на основе анионита имеют изломы и трещины по всей поверхности, что обусловлено неравномерным распределением адсорбированных анионов Cr2O72– в исходном анионите. Композиты проявляют каталитическую активность в реакции полного окисления п-ксилола. Образец на основе катионита более активен. Вероятно, это связано с меньшей доступной удельной поверхностью диоксида титана в образце на основе анионита за счет образования твердого раствора Ti3+ в α-Cr2O3.

Two samples of TiO2 /Cr2O3 composites were synthesized as spherical grains by stepwise thermal treatment of ion-exchange resins, which were preliminarily saturated with chromium cations Cr3+ and dichromate anions Cr2O7 2– and covered with a film-forming solution of titania. The modes of calcination were based on thermal analysis and determined by the type of ion-exchange resin chosen as a template. The obtained composites consist mostly of the α-Cr2O3 phase, while the content of the TiO2 phase does not exceed 4 %. The composites retain the spherical grain shape of the initial ion-exchange resins with the size from 370 to 660 μm. Grains of the sample based on cationite, which adsorbs Cr3+ ions, have a pore structure with swells and voids. Grains of the sample based on anionite have fractures and cracks over the entire surface due to nonuniform distribution of adsorbed Cr2O72– anions in the initial anionite. The composites exhibit the catalytic activity in the complete oxidation of p-xylene. The sample based on cationite is more active. This may be related to a smaller accessible specific surface area of titania in the anionite-based sample due to formation of the Ti3+ solid solution in α-Cr2O3.

сферические материалыионитызоль-гель методоксид хрома (III)диоксид титанакомпозитыspherical materialsionitessol-gel methodchromium(III) oxidetitaniacompositesReferencesАлхазов Т.Г, Марголис Л.Я. Глубокое каталитическое окисление органических веществ. М.: Химия, 1985.Алхазов Т.Г, Марголис Л.Я. Глубокое каталитическое окисление органических веществ. М.: Химия, 1985.Крылов О.В. Гетерогенный катализ. М.: Академкнига, 2004.Крылов О.В. Гетерогенный катализ. М.: Академкнига, 2004.СССР Патент SU1563015; опубл. 1998.СССР Патент SU1563015; опубл. 1998.Porsin A.V., Kulikov A.V., Dalyuk I.K., Rogozhnikov V.N., Kochergin V.I. // Chem. Eng. J. 2015. V. 282. P. 233—240. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.02.028Porsin A.V., Kulikov A.V., Dalyuk I.K., Rogozhnikov V.N., Kochergin V.I. // Chem. Eng. J. 2015. V. 282. P. 233—240. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.02.028Zauresh T., Zheksenbaeva S.A., Tungatarova T.S., Baizhumanova E.Sh. // Chem. Eng. Trans. 2015. V. 45. P. 1213—1218. https://doi.org/10.3303/CET1545203Zauresh T., Zheksenbaeva S.A., Tungatarova T.S., Baizhumanova E.Sh. // Chem. Eng. Trans. 2015. V. 45. P. 1213—1218. https://doi.org/10.3303/CET1545203Goodman E.D., Dai Sh., Yang An-Ch., Wrasman C.J., Gallo A., Bare S.R., Hoffman A.S., Jaramillo T.F., Graham G.W., Pan X., Cargnello M. // ACS Catal. 2017. V. 7. P. 4372—4380. https://doi.org/10.1021/acscatal.7b00393Goodman E.D., Dai Sh., Yang An-Ch., Wrasman C.J., Gallo A., Bare S.R., Hoffman A.S., Jaramillo T.F., Graham G.W., Pan X., Cargnello M. // ACS Catal. 2017. V. 7. P. 4372—4380. https://doi.org/10.1021/acscatal.7b00393Lokhande S., Doggali P., Rayalu S., Devotta S., Labhsetwar N. // Atmospheric Pollut. Res. 2015. V. 6. P. 589—595. https://doi.org/10.5094/APR.2015.066Lokhande S., Doggali P., Rayalu S., Devotta S., Labhsetwar N. // Atmospheric Pollut. Res. 2015. V. 6. P. 589—595. https://doi.org/10.5094/APR.2015.066Tidahy H.L., Siffert S., Wyrwalski F., Lamonier J.-F., Aboukais A. // Catal. Today 2007. V. 119. P. 317—320. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2006.08.023Tidahy H.L., Siffert S., Wyrwalski F., Lamonier J.-F., Aboukais A. // Catal. Today 2007. V. 119. P. 317—320. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2006.08.023Barbato P.S., Colussi S., Benedetto A.D., Landi G., Lisi L., Llorca J., Trovarelli A. // J. Phys. Chem. C 2016. V. 120. P. 13039—13048. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b02433Barbato P.S., Colussi S., Benedetto A.D., Landi G., Lisi L., Llorca J., Trovarelli A. // J. Phys. Chem. C 2016. V. 120. P. 13039—13048. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b02433Baidya T., Murayama T., Bera P., Safonova O.V., Steiger P., Katiyar N.K., Biswas K., Haruta M. // J. Phys. Chem. C 2017. V. 121. P. 15256—15265. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b04348Baidya T., Murayama T., Bera P., Safonova O.V., Steiger P., Katiyar N.K., Biswas K., Haruta M. // J. Phys. Chem. C 2017. V. 121. P. 15256—15265. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b04348Albert J.J., Frank J., Mohit R., Aman A., Himanshu Sh., AnuragAnurag H., Wessley J.J. // Int. J. Sci. Eng. Technol. 2017. V. 5. № 2. P. 19—26.Albert J.J., Frank J., Mohit R., Aman A., Himanshu Sh., AnuragAnurag H., Wessley J.J. // Int. J. Sci. Eng. Technol. 2017. V. 5. № 2. P. 19—26.Yim S.D., Nam I.-S. // J. Catal. 2004. V. 221. P. 601—611. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2003.09.026Yim S.D., Nam I.-S. // J. Catal. 2004. V. 221. P. 601—611. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2003.09.026Yim S.D., Chang K.-H., Koh D.J., Nam I.-S., Kim Y.G. // Catal. Today 2000. V. 63. P. 215—222. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(00)00462-4Yim S.D., Chang K.-H., Koh D.J., Nam I.-S., Kim Y.G. // Catal. Today 2000. V. 63. P. 215—222. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(00)00462-4Padilla A.M., Corella J., Toledo J.M. // Appl. Catal. B Environ. 1999. V. 22. P. 107—121. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(99)00043-0Padilla A.M., Corella J., Toledo J.M. // Appl. Catal. B Environ. 1999. V. 22. P. 107—121. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(99)00043-0Yates J.G., Lettieri P. Fluidized-Bed Reactors: Processes and Operating Conditions, in J.M Valverde Millan (Eds.), Particle Technology Series, Springer. 2016. V. 26. Р. 205. https://doi.org/10.1007/978-3-319-39593-7Yates J.G., Lettieri P. Fluidized-Bed Reactors: Processes and Operating Conditions, in J.M Valverde Millan (Eds.), Particle Technology Series, Springer. 2016. V. 26. Р. 205. https://doi.org/10.1007/978-3-319-39593-7Campanati M., Fornasari G., Vaccari A. // Catal. Today 2003. V. 77. P. 299—314. https://doi.org10.1016/S0920-5861(02)00375-9Campanati M., Fornasari G., Vaccari A. // Catal. Today 2003. V. 77. P. 299—314. https://doi.org10.1016/S0920-5861(02)00375-9Islam A., Taufiq-Yap Y.H., Chu C.-M., Ravindra P., Chan E.-S. // Renew. Energ. 2013. V. 59. P. 23—29. https://doi.org/10.1016/j.renene.2013.01.051Islam A., Taufiq-Yap Y.H., Chu C.-M., Ravindra P., Chan E.-S. // Renew. Energ. 2013. V. 59. P. 23—29. https://doi.org/10.1016/j.renene.2013.01.051Fajardo H.V., Probst L.F.D. // Appl. Catal. Gen. 2006. V. 306. P. 134—141. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2006.03.043Fajardo H.V., Probst L.F.D. // Appl. Catal. Gen. 2006. V. 306. P. 134—141. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2006.03.043Пимнева Л.А., Нестерова Е.Л. // Фундаментальные исследования. 2011. Т. 4. С. 150—153. http://www.fundamentalresearch.ru/ru/article/view?id=21246Пимнева Л.А., Нестерова Е.Л. // Фундаментальные исследования. 2011. Т. 4. С. 150—153. http://www.fundamentalresearch.ru/ru/article/view?id=21246Пимнева Л.А., Нестерова Е.Л. // Современные наукоемкие технологии. 2010. Т. 1. С. 21—26. http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=24360Пимнева Л.А., Нестерова Е.Л. // Современные наукоемкие технологии. 2010. Т. 1. С. 21—26. http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=24360Rogacheva A., Shamsutdinova A., Brichkov A., Larina T., Paukshtis E., Kozik V. // AIP Conf. Proc. 2017. V. 1899. P. 020007. https://doi.org/10.1063/1.5009832Rogacheva A., Shamsutdinova A., Brichkov A., Larina T., Paukshtis E., Kozik V. // AIP Conf. Proc. 2017. V. 1899. P. 020007. https://doi.org/10.1063/1.5009832Zharkova V., Bobkova L., Brichkov A., Kozik V. // AIP Conf. Proc. 2017. V. 1899. P. 020011. https://doi.org/10.1063/1.5009836Zharkova V., Bobkova L., Brichkov A., Kozik V. // AIP Conf. Proc. 2017. V. 1899. P. 020011. https://doi.org/10.1063/1.5009836РФ Патент № 2608125; опубл. 2017.РФ Патент № 2608125; опубл. 2017.Rudometkina T.M., Ivanov V.M. // Bulletin of Moscow University. Chemistry 2013. V. 54. P. 164—167. http://www.chem.msu.su/rus/vmgu/133/abs003.htmlRudometkina T.M., Ivanov V.M. // Bulletin of Moscow University. Chemistry 2013. V. 54. P. 164—167. http://www.chem.msu.su/rus/vmgu/133/abs003.htmlШварценбах Г. Комплексометрическое титрование. М.: Химия, 1970. 268 с.Шварценбах Г. Комплексометрическое титрование. М.: Химия, 1970. 268 с.Shamsutdinova A.N., Brichkov A.S., Paukshtis E.A., Larina T.V., Cherepanova S.V., Glazneva T.S., Kozik V.V. // Catal. Commun. 2017, V. 89. P. 64—68. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2016.10.018Shamsutdinova A.N., Brichkov A.S., Paukshtis E.A., Larina T.V., Cherepanova S.V., Glazneva T.S., Kozik V.V. // Catal. Commun. 2017, V. 89. P. 64—68. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2016.10.018Дроздов А.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М., Третьяков Ю.Д. Неорганическая химия. М.: Академия, 2007.Дроздов А.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М., Третьяков Ю.Д. Неорганическая химия. М.: Академия, 2007.Корчагин В.И. // Росс. жур. хим. и хим. технол. 2006. Т. 49. С. 59—63.Корчагин В.И. // Росс. жур. хим. и хим. технол. 2006. Т. 49. С. 59—63.Пимнева Л.А. // Фундаментальные исследования. 2014. Т. 8. С. 614—619. http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34603Пимнева Л.А. // Фундаментальные исследования. 2014. Т. 8. С. 614—619. http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34603Яковишин В.А., Савенков А.С. // Бюллетень НТУ ХПИ 2009. Т. 40. С. 59—64. http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/32186Яковишин В.А., Савенков А.С. // Бюллетень НТУ ХПИ 2009. Т. 40. С. 59—64. http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/32186Zherebtsov D.A., Viktorov V.V., Kulikovskikh S.A., Belaya E.A., Galimov D.M. // Inorg. Mater. 2016. V. 52. P. 33—37. https://doi.org/10.1134/S0020168516010167Zherebtsov D.A., Viktorov V.V., Kulikovskikh S.A., Belaya E.A., Galimov D.M. // Inorg. Mater. 2016. V. 52. P. 33—37. https://doi.org/10.1134/S0020168516010167Shannon R.D. // Acta Crystallogr. A 1976. V. A32. P. 751—767. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551Shannon R.D. // Acta Crystallogr. A 1976. V. A32. P. 751—767. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551Nemykina E.I., Pakhomov N.A., Danilevich V.V., Rogov V.A., Zaikovskii V.I., Larina T.V., Molchanov V.V. // Kinet. Catal. 2010. V. 51. P. 898—906. https://doi.org/10.1134/S0023158410060169Nemykina E.I., Pakhomov N.A., Danilevich V.V., Rogov V.A., Zaikovskii V.I., Larina T.V., Molchanov V.V. // Kinet. Catal. 2010. V. 51. P. 898—906. https://doi.org/10.1134/S0023158410060169

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