Синтез и свойства палладиевых катализаторов, нанесенных на N-модифицированный углеродный материал Сибунит, в реакции селективного гидрирования ацетилена

Изучена возможность введения азота в структуру углеродного носителя катализаторов Сибунит путем его высокотемпературной обработки в токе аммиака при 800–1000 °С. Показано, что предварительное окисление поверхности Сибунита 5 %-ным раствором азотной кислоты способствует более эффективному связыванию азота, что может быть обусловлено присутствием поверхностных кислородсодержащих групп и/или большей дефектностью поверхности окисленного углеродного материала. Нанесение палладия на Сибунит, подвергнутый предварительному окислению и обработке в NH3 при 1000 °С, приводит к увеличению активности и селективности Pd/Сибунит катализатора в реакции гидрирования ацетилена в этилен. Установлено, что улучшение каталитических характеристик обусловлено увеличением доступности нанесенного палладия за счет его локализации в более крупных порах N-модифицированного носителя.

1. Zhang J., Sui Z., Zhu Y., Chen D., Zhou X., Yuan W. // Chemical Engineering & Technology. 2016. V. 39. № 5. P. 865–873. https://doi.org/10.1002/ceat.201600020

2. Zhong M., Zhao J., Fang Y., Wu D., Zhang L., Du C., Liu S., Yang S., Wan S., Jiang Y., Huang J., Xiong H. // Applied Catalysis A: General. 2023. V. 662. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2023.119288

3. Kang L., Cheng B., Zhu M. // Royal Society Open Science. 2019. V. 6, № 11. P. 191-198. https://doi.org/10.1098/rsos.191155

4. Патент US8410015B2, опубл. 02.04.2013

5. Пинаева Л.Г., Носков А.С. // Катализ в промышленности. 2021. Т. 21. № 5. С. 308-330. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2021-5-308-330

6. Седов И.В., Макарян И.А., Берзигияров П.К., Магомедова М.В., Максимов А.Л. // Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91. №12. С. 1693-1707. https://doi.org/10.1134/S0044461818120034

7. Li R., Yue Y., Chen Zh., Chen X., Wang S., Jiang Zh., Wang B., Xu Q., Han D., Zhao J. // Applied Catalysis B: Environmental. 2020. V. 279. P. 119-128. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119348

8. Pei G., Liu X., Wang A., Lee A.F., Isaacs M.A., Li L., Pan X., Yang X., Wang X., Tai Zh., Wilson K., Zhang T. // ACS Catalysis. 2015. V. 15. P. 3717–3725. https://doi.org/10.1021/acscatal.5b00700

9. Zhou H., Yang X., Wang A., Miao S., Liu X., Pan X., Su Y., Li L., Tan Y., Zhang T. // Cuihua Xuebao / Chinese Journal of Catalysis. 2016. V. 37. 692–699. https://doi.org/10.1016/S1872-2067(15)61090-7

10. Bogdan V.I., Koklin A.E., Kalenchuk A.N., Kustov L.M. // Mendeleev Communications. 2020. V. 30. P. 462–464. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2020.07.018

11. Chinayon S., Mekasuwandumrong O., Praserthdam P., Panpranot J. // Catalysis Communications. 2008. V. 9. P. 2297–2302. https://doi.org/10.1016/J.CATCOM.2008.03.032

12. Cao Y., Fu W., Ren Zh., Sui Zh., Luo J., Duan X, Zhou X. // AIChE Journal. 2020. V. 66, №4. P. 35-46. https://doi.org/10.1002/aic.16857

13. Chesnokov V. V., Podyacheva O.Y., Richards R.M. // Materials Research Bulletin. 2017. V. 88. P. 78-84. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2016.12.013

14. Shi W., Wu K., Xu J., Zhang Q., Zhang B., Su D. // Chemistry of Materials. 2017. V. 29. P.8670-8678. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b02658

15. Zhou S., Shang L., Zhao Y., Shi R., Waterhouse G.I.N., Huang Y.C., Zheng L., Zhang T. // Advanced Materials. 2019. V. 31. https://doi.org/10.1002/adma.201900509

16. Wang Q., Zhao J., Xu L., Yu L., Yao Z., Lan G., Guo L., Zhao J., Lu Ch., Pan Zh., Wang J., Zhang Q., Li X. // Applied Surface Science. 2021. V.562, №5. P. 233-242. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.150141

17. Makeeva D., Kulikov L., Zolotukhina A., Maximov A., Karakhanov E. // Molecular Catalysis. 2022. V. 517. P. 112012. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2021.112012

18. Yurpalova D.V., Afonasenko T.N., Prosvirin I.P., Bukhtiyarov A.V., Kovtunova L.M., Vinokurov Z.S., Trenikhin M.V., Gerasimov E.Y., Khramov E.V., Shlyapin D.A. // Journal of Catalysis. 2024. V. 432. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2024.115417

19. Юрпалова Д.В., Афонасенко Т.Н., Тренихин М.В., Леонтьева Н.Н., Арбузов А.Б., Темерев В.Л., Шляпин Д.А. // Нефтехимия. 2023. Т. 63. №4. С. 582–594. https://doi.org/10.31857/S0028242123040123

20. German D., Kolobova E., Pakrieva E., Carabineiro S.A.C., Sviridova E., Perevezentsev S., Alijani S., Villa A., Prati L., Postnikov P., Bogdanchikova N., Pestryakov A. // Materials. 2022. V. 15(13). 4695. https://doi.org/10.3390/ma15134695

21. Шитова Н.Б., Шляпин Д.А., Афонасенко Т.Н., Кудря Е.Н., Цырульников П.Г., Лихолобов В.А. // Кинетика и катализ. 2011. Т. 52. № 2. С. 259-265.

22. Плаксин Г.В., Бакланова О.Н., Лавренов А.В., Лихолобов В.А. // Химия Твердого Топлива. 2014. № 6. C. 26–32. https://doi.org/10.7868/s0023117714060036

23. Нартова А.В., Ананьина А.А., Семиколенов С.В., Дмитрачков А.М., Квон Р.И., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 4. С. 466–473. https://doi.org/10.31857/S0453881123040093

24. Ruan L., Pei A., Liao J., Zeng L., Guo G., Yang K., Zhou Q., Zhao N., Zhu L., Chen B.H. // Fuel. 2021. V. 284. P. 48-58. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119015

25. Ruan W., Wang Y., Liu Ch., Xu D., Hu P., Ye Y., Wang D., Liu Y-Q., Zheng Zh., Wang Duo // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2022. V. 168. P. 84-97. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2022.105710

26. Wang Y., Liu H., Wang K., Song Sh., Tsiakaras P. // Applied Catalysis B: Environmental. 2017. V.210. P. 57–66. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.03.054

27. Княжева О.А., Бакланова О.Н., Лавренов А.В. // Химия Твердого Топлива. 2020. № 6. C. 5–14. https://doi.org/10.31857/s0023117720060055

28. Таран О.П., Деком К., Полянская Е.М., Аюшеев А.Б., Бессон М., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2013. № 1. С. 40–50.

29. Полянская Е.М., Таран О.П. // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2017. № 10. P. 6–26. https://doi.org/10.17223/24135542/10/1

30. Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D., Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy. Ed. by J. Chastain. Perkin-Elmer, Eden Prairie, Minnesota, 1992.

31. Scofield J.H. // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 1976. V.8. P.129–137. https://doi.org/10.1016/0368-2048(76)80015-1

32. Glyzdova D.V., Afonasenko T.N., Khramov E.V., Leont’eva N.N., Trenikhin M.V., Kremneva A.M., Shlyapin D.A. // Molecular Catalysis. 2021. V. 511. 111717. https://doi.org/10.1016/J.MCAT.2021.111717

33. Thommes M., Kaneko K., Neimark A., Olivier J.P., Rodriduez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K. // Pure Applied Chemistry. 2015. V. 87. P. 1051–1069. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117

34. Arrigo R., Hävecker M., Wrabetz S., Blume R., Lech M., Mcgregor J., Parrott E., Zeitler J.A., Gladden L., Gericke A., Schlögl R., Su D. // Journal of the American Chemical Society. 2010. V.132, № 28. P. 9616–9630. https://doi.org/10.1021/ja910169v

35. Kuntumalla M.K., Attrash M., Akhvlediani R., Michaelson Sh., Hoffman A. // Applied Surface Science. 2020. V.525. P. 342-351. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.146562

36. Dementjev A.P., Graaf A., Sanden M., Maslakov K.I., Naumkin A.V., Serov A.A. // Diamond and Related materials. 2000. V.49, №9. P. 1904-1907. https://doi.org/10.1016/S0925-9635(00)00345-9

37. Ding Y., Zhou W., Gao J., Sun F., Zhao G. // Advanced Materials Interfaces. 2021. V. 8. P. 1–15. https://doi.org/10.1002/admi.202002091

38. Favaro M., Agnoli S., Perini L., Durante C., Gennaro A., Granozzi G. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15. P. 2923–2931. https://doi.org/10.1039/c2cp44154c

39. Ju W., Favaro M., Durante C., Perini L., Agnoli S., Schneider O., Stimming U., Granozzi G. // Electrochimica Acta. 2014. V. 141. P. 89–101. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.06.141

40. Zhou W., Sasaki S., Kawasaki A. // Carbon. 2014. V. 78. P. 121–129. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2014.06.055

41. Ayiania M., Smith M., Hensley A., Scudiero L., McEwen J., Garcia-Perezh M. // Carbon. 2020. V. 162. P. 528–544. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.02.065

42. Inagaki M., Toyoda, M., Soneda, Y., Morishita, T. // Carbon. 2018. V. 132. P. 104–140. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.02.024

43. Zhao D., Xu Zh., Chada J., Carrero C., Rosenfeld D.C., Rogers J.L., Hermans I., Huber G.W. // ACS Catalysis. 2017. V. 7, № 11. P. 7479–7489. https://doi.org/10.1021/acscatal.7b01482

44. Chesnokov V.V., Kriventsov V.V., Malykhin S.E., Svintsitskiy D.A., Podyacheva O.Yu., Lisitsyn A.S., Ryan M.R. // Diamond and Related Materials. 2018. V.89, №8. P. 67–73. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2018.08.007

45. Глыздова Д.В., Смирнова Н.С., Леонтьева Н.Н., Герасимов Е.Ю.,

46. Просвирин И.П., Вершинин В.И., Шляпин Д.А., Цырульников П.Г. // Кинетика и катализ. 2017. Т. 58. № 2. С. 152–158. https://doi.org/10.7868/S0453881117020058

47. Borodziński A., Bond G.C. // Catalysis Reviews. 2006. V. 48. P. 91–144. https://doi.org/10.1080/01614940500364909