catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2024-1-44-59catal-995Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYПолучение сульфата гидроксиламина гидрированием NO на катализаторах Pt/Графит: III. Функционализация поверхности носителя и формирование активного компонента в ходе синтеза катализаторовSynthesis of hydroxylamine sulfate via NO hydrogenation over Pt/Graphite catalysts. Part 3: Functionalization of the support surface and formation of the active component during the catalyst synthesisСимоновП. А.SimonovP. A.ctls@kalvis.ruБобровскаяА. Н.BobrovskayaA. N.ctls@kalvis.ruБобринВ. А.BobrinV. A.ctls@kalvis.ruКвонР. И.KvonR. I.ctls@kalvis.ruБухтияровА. В.BukhtiyarovA. V.ctls@kalvis.ruРудинаН. А.RudinaN. A.ctls@kalvis.ruРоманенкоА. В.RomanenkoA. V.ctls@kalvis.ruНовосибирский государственный университет, Новосибирск (НГУ); Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), НовосибирскРоссияNovosibirsk State University, Novosibirsk; Boreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian Federation2024230120242414459Copyright © LLC "KALVIS", 20242024LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/995

Раскрыты особенности формирования наночастиц платины и химического покрова поверхности углеродного носителя в ходе приготовления модельных (0,5%Pt/Сибунит), а также промышленных (0,5%Pt/Графит) катализаторов, предназначенных для синтеза сульфата гидроксиламина гидрированием NO в растворе H2SO4. Показано, что функционализация поверхности носителя азотсодержащими группировками при нанесении платины способствует не только диспергированию металла, но и существенному повышению его селективности в отношении сульфата гидроксиламина. На основании экспериментальных данных высказано предположение, что максимальная селективность присуща активным центрам, представляющим собою одиночные атомы или малые кластеры платины, связанные с азотсодержащими лигандами поверхности углерода.

The peculiarities of formation of platinum nanoparticles and chemical coating of carbon support surface during preparation of model (0.5%Pt/Sibunit) as well as industrial (0.5%Pt/Graphite) catalysts for hydroxylamine sulfate synthesis by NO hydrogenation in H2SO4 solution have been disclosed. It is shown that functionalization of the support surface with nitrogen-containing groups in the course of platinum deposition promotes not only metal dispersion but also a significant increase in its selectivity towards hydroxylamine sulfate. Based on experimental data, it is suggested that the maximal selectivity is inherent in the active centers representing single atoms or small clustersof platinum bound to nitrogen-containing ligands at the carbon surface.

платиновый катализаторприготовлениеокись азотагидрированиегидроксиламинсульфатPt catalystpreparationNOhydrogenationReferences2021 Caprolactam Market Development Report — ECHEMI.com // https://www.echemi.com/cms/206740.html2021 Caprolactam Market Development Report — ECHEMI.com // https://www.echemi.com/cms/206740.htmlПлатэ Н.А., Сливинский Е.В. Основы химии и технологии мономеров. М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2002. 696 с.Платэ Н.А., Сливинский Е.В. Основы химии и технологии мономеров. М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2002. 696 с.US Patent 4192856, 1980.US Patent 4192856, 1980.US Patent 4477424, 1984.US Patent 4477424, 1984.US Patent 5554353, 1996.US Patent 5554353, 1996.Polizzi S., Benedetti A., Fagherazzi G., Franceschin S., Goatin C., Talamini G., Toniolo L. // J. Catal. 1987. V. 106. № 2. P. 483—493. DOI: 10.1016/0021-9517(87)90261-2.Polizzi S., Benedetti A., Fagherazzi G., Franceschin S., Goatin C., Talamini G., Toniolo L. // J. Catal. 1987. V. 106. № 2. P. 483—493. DOI: 10.1016/0021-9517(87)90261-2.Tauszik G.R., Crocetta P. // Appl. Catal. 1985. V. 17. № 1. P. 1—21. DOI: 10.1016/S0166-9834(00)82699-8.Tauszik G.R., Crocetta P. // Appl. Catal. 1985. V. 17. № 1. P. 1—21. DOI: 10.1016/S0166-9834(00)82699-8.US Patent 3406011, 1968.US Patent 3406011, 1968.Van de Moesdijk C.G.M. The catalytic reduction of nitrate and nitric oxide to hydroxylamine: kinetics and mechanism: Doctorate thesis. Technische Hogeschool Eindhoven. 1979. P. 143—171.Van de Moesdijk C.G.M. The catalytic reduction of nitrate and nitric oxide to hydroxylamine: kinetics and mechanism: Doctorate thesis. Technische Hogeschool Eindhoven. 1979. P. 143—171.Бобровская А.Н., Симонов П.А., Бухтияров А.В., Квон Р.И., Рудина Н.А., Романенко А.В., Ходорченко В.М. // Катализ в промышленности. 2018. Т. 18. № 3. С. 16—25. DOI: 10.18412/1816-0387-2018-3-16-25.Бобровская А.Н., Симонов П.А., Бухтияров А.В., Квон Р.И., Рудина Н.А., Романенко А.В., Ходорченко В.М. // Катализ в промышленности. 2018. Т. 18. № 3. С. 16—25. DOI: 10.18412/1816-0387-2018-3-16-25.Бобровская А.Н., Симонов П.А., Квон Р.И., Бухтияров А.В., Романенко А.В. // Катализ в промышленности. 2019. Т. 19. № 4. С. 275—288. DOI: 10.18412/1816-0387-2019-4-275-288.Бобровская А.Н., Симонов П.А., Квон Р.И., Бухтияров А.В., Романенко А.В. // Катализ в промышленности. 2019. Т. 19. № 4. С. 275—288. DOI: 10.18412/1816-0387-2019-4-275-288.Пат. РФ 2530001, опубл. 2014.Пат. РФ 2530001, опубл. 2014.US Patent 3060133, 1962.US Patent 3060133, 1962.US Patent 5120699, 1992.US Patent 5120699, 1992.US Patent 5236685, 1993.US Patent 5236685, 1993.US Patent 4889704, 1989.US Patent 4889704, 1989.US Patent 5817592, 1998.US Patent 5817592, 1998.Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. Изд-е 4-е, пер. и доп. М.: Химия, 1974. 408 с.Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. Изд-е 4-е, пер. и доп. М.: Химия, 1974. 408 с.US Patent 4978649, 1990.US Patent 4978649, 1990.Likholobov V.A., Fenelonov V.B., Okkel L.G., Goncharova O.V., Avdeeva L.B., Zaikovskii V.I., Kuvshinov G.G., Semikolenov V.A., Duplyakin V.K., Baklanova O.N., Plaksin G.V. // React. Kinet. Catal. Lett. 1995. V. 54. № 2. P. 381—411. DOI: 10.1007/BF02071033.Likholobov V.A., Fenelonov V.B., Okkel L.G., Goncharova O.V., Avdeeva L.B., Zaikovskii V.I., Kuvshinov G.G., Semikolenov V.A., Duplyakin V.K., Baklanova O.N., Plaksin G.V. // React. Kinet. Catal. Lett. 1995. V. 54. № 2. P. 381—411. DOI: 10.1007/BF02071033.Zhang Z.C., Beard B.C. // Appl. Catal. A: Gen. 1999. V. 188. № 1-2. P. 229—240. DOI: 10.1016/S0926-860X(99)00217-3.Zhang Z.C., Beard B.C. // Appl. Catal. A: Gen. 1999. V. 188. № 1-2. P. 229—240. DOI: 10.1016/S0926-860X(99)00217-3.Pels J.R., Kapteijn F., Moulijn J.A., Zhu Q., Thomas K.M. // Carbon. 1995. V. 33. № 11. P. 1641—1653. DOI: 10.1016/0008-6223(95)00154-6.Pels J.R., Kapteijn F., Moulijn J.A., Zhu Q., Thomas K.M. // Carbon. 1995. V. 33. № 11. P. 1641—1653. DOI: 10.1016/0008-6223(95)00154-6.Burg Ph., Fydrych P., Cagniant D., Nansé G., Bimer J., Jankowska A. // Carbon. 2002. V. 40. № 9. P. 1521—1531. DOI: 10.1016/S0008-6223(02)00004-0.Burg Ph., Fydrych P., Cagniant D., Nansé G., Bimer J., Jankowska A. // Carbon. 2002. V. 40. № 9. P. 1521—1531. DOI: 10.1016/S0008-6223(02)00004-0.Inagaki M., Toyoda M., Soneda Y., Morishita T. // Carbon. 2018. V. 132. P. 104—140. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.02.024.Inagaki M., Toyoda M., Soneda Y., Morishita T. // Carbon. 2018. V. 132. P. 104—140. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.02.024.Нефедов В.И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений. Справочник. М.: Химия, 1984. 256 с.Нефедов В.И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений. Справочник. М.: Химия, 1984. 256 с.Spieker W.A., Regalbuto J.R. // Chem. Engin. Sci. 2001. V. 56. № 11. P. 3491—3504. DOI: 10.1016/S0009-2509(01)00052-5.Spieker W.A., Regalbuto J.R. // Chem. Engin. Sci. 2001. V. 56. № 11. P. 3491—3504. DOI: 10.1016/S0009-2509(01)00052-5.Hao X., Barnes S., Regalbuto J.R. // J. Catal. 2011. V. 279. № 1. P. 48—65. DOI: 10.1016/j.jcat.2010.12.021.Hao X., Barnes S., Regalbuto J.R. // J. Catal. 2011. V. 279. № 1. P. 48—65. DOI: 10.1016/j.jcat.2010.12.021.Тарковская И.А. Окисленный уголь. Киев: Наук. Думка, 1981. 200 с.Тарковская И.А. Окисленный уголь. Киев: Наук. Думка, 1981. 200 с.Seredych M., Hulicova-Jurcakova D., Lu G.Q., Bandosz T.J. // Carbon. 2008. V. 46. № 11. P. 1475—1488. DOI: 10.1016/j.carbon.2008.06.027.Seredych M., Hulicova-Jurcakova D., Lu G.Q., Bandosz T.J. // Carbon. 2008. V. 46. № 11. P. 1475—1488. DOI: 10.1016/j.carbon.2008.06.027.Papirer E., Lacroix R., Donnet J.-B., Nansé G., Fioux Ph. // Carbon. 1995. V. 33. № 1. P. 63—72. DOI: 10.1016/0008-6223(94)00111-C.Papirer E., Lacroix R., Donnet J.-B., Nansé G., Fioux Ph. // Carbon. 1995. V. 33. № 1. P. 63—72. DOI: 10.1016/0008-6223(94)00111-C.Van Dam H.E., Van Bekkum H. // J. Catal. 1991. V. 131. № 2. P. 335—349. DOI: 10.1016/0021-9517(91)90269-A.Van Dam H.E., Van Bekkum H. // J. Catal. 1991. V. 131. № 2. P. 335—349. DOI: 10.1016/0021-9517(91)90269-A.Simonov P.A., Likholobov V.A. Physicochemical aspects of preparation of carbon supported noble metal catalysts // Catalysis and Electrocatalysis at Nanoparticle Surfaces / Eds A. Wieckowski, E.R. Savinova, C.G. Vayenas. N.Y.: Marcel Dekker, 2003. P. 409—454.Simonov P.A., Likholobov V.A. Physicochemical aspects of preparation of carbon supported noble metal catalysts // Catalysis and Electrocatalysis at Nanoparticle Surfaces / Eds A. Wieckowski, E.R. Savinova, C.G. Vayenas. N.Y.: Marcel Dekker, 2003. P. 409—454.US Patent 3992512A, 1971.US Patent 3992512A, 1971.US Patent 4895711, 1990.US Patent 4895711, 1990.US Patent 6083468, 2000.US Patent 6083468, 2000.Bulushev D.A., Zacharska M., Lisitsyn A.S., Podyacheva O.Yu., Hage F.S., Ramasse Q.M., Bangert U., Bulusheva L.G. // ACS Catal. 2016. V. 6. № 6. P. 3442—3451. DOI: 10.1021/acscatal.6b00476.Bulushev D.A., Zacharska M., Lisitsyn A.S., Podyacheva O.Yu., Hage F.S., Ramasse Q.M., Bangert U., Bulusheva L.G. // ACS Catal. 2016. V. 6. № 6. P. 3442—3451. DOI: 10.1021/acscatal.6b00476.Wang Y.-F., Li K., Wang G.-C. //Appl. Surf. Sci. 2018. V. 436. P. 631—638. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.12.008.Wang Y.-F., Li K., Wang G.-C. //Appl. Surf. Sci. 2018. V. 436. P. 631—638. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.12.008.Апельбаум А.Л., Лопатин В.Л., Кулькова Н.В., Темкин М.И. // Кинетика и катализ. 1983. Т. 24. № 6. С. 1391—1395.Апельбаум А.Л., Лопатин В.Л., Кулькова Н.В., Темкин М.И. // Кинетика и катализ. 1983. Т. 24. № 6. С. 1391—1395.

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