Preview

Kataliz v promyshlennosti

Advanced search
Open Access Open Access  Restricted Access Subscription or Fee Access

Ni-Based Catalysts on Ternary LaCeY Oxide Supports for Dry Reforming of Methane

https://doi.org/10.18412/1816-0387-2025-3-37-50

Abstract

Supported 10%Ni/LaCeY(n)Ox catalyst with different Y content (n = 0.5–10.0 mol.%) are studied in the present work. Ternary oxide supports are synthesized using citrate method. Structure and phase composition of supports and catalysts are characterized by different physical-chemical methods. Formation of active surface depending on yttrium introduction route is studied. Variation of yttrium content allows determining the optimal dopant content (0.5–1.0 mol.% Y) that sustains activity and stability of catalysts in DRM. The most stable Ni/LaCeY(1)Ox catalyst shows a decrease of the CH4 and CO2 conversions from initial values by 7.05 % and 4.52 %, respectively. Multi-walled carbon nanotubes with open edge Ni particles are dominant carbon species in spent Ni/LaCeY(1)Ox catalyst.

About the Authors

N. V. Dorofeeva
Tomsk State University
Russian Federation


P. K. Putanenko
Tomsk State University
Russian Federation


V. A. Svetlichnyi
Tomsk State University
Russian Federation


O. V. Vodyankina
Tomsk State University
Russian Federation


References

1. Бузилло Э., Савченко В.И., Арутюнов В.С. // Нефтехимия. 2021. Т. 61. № 6. С. 820 – 826. DOI: 10.31857/S0028242121060071.

2. Le Saché E., Reina T.R. // Prog. Energy Combust. Sci. 2022. V. 89. P. 100970. DOI: 10.1016/j.pecs.2021.100970.

3. Недоливко В.В., Засыпалов Г.О., Вутолкина А.В., Гущин П.А., Винокуров В.А., Куликов Л.А., Егазарьянц С.В., Караханов Э.А., Максимов А.Л., Глотов А.П. // Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93. № 6. С. 763 – 787. DOI: 10.31857/S0044461820060018.

4. Aziz M.A.A., Setiabudi H.D., Teh L.P., Annuar N.H.R., Jalil A.A. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2019. V. 101. P. 139 – 158. DOI: 10.1016/j.jtice.2019.04.047.

5. Kuckshinrichs W., Leitner W., Linssen J., Zapp P., Bongartz R., Schreibera A., Muller T.E. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. P. 7281.

6. Rosli S.N.A., Abidin S.Z., Osazuwa O.U., Fan X., Jiao Y. // J. CO2 Util. 2022. V. 63. P. 102109. DOI: DOI: 10.1016/j.jcou.2022.102109

7. Jang W.J., Shim J.O., Kim H.M., Yoo S.Y., Roh H.S. // Catal. Today. 2019. V. 324, P. 15 – 26. DOI: 10.1016/j.cattod.2018.07.032.

8. Грабченко М.В., Дорофеева Н.В., Лапин И.Н., Ла Парола В., Лиотта Л.Ф., Водянкина О.В. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62, № 6, С. 1 – 15. DOI: 10.31857/S045388112106006X.

9. Дорофеева Н.В., Харламова Т.С., Ла Парола В., Лиотта Л.Ф., Водянкина О.В. // Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах. 2022. Т. 505. С. 83‒96. DOI: 10.31857/S268695352260043X.

10. Bahari M.B., Setiabudi H.D., Nguyen T.D., Phuong P.T.T., Truong Q.D., Jalil A.A., Ainirazali N., Vo D.N. // Chem. Eng. Sci. 2020. V. 228. P. 115967. DOI: 10.1016/j.ces.2020.115967.

11. Świrk K., Rønning M., Motak M., Beaunier P., Costa P.D., Grzybek T. // Catalysts. 2019. V. 9. №. 1. P. 56. DOI:10.3390/catal9010056.

12. Da Costa S.K., Summa P., Gopakumar J., van Valen Y., Da Costa P., Rønning M. // Energy Fuels. 2023. V. 37. № 23. Р. 18952 – 18967. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c02994.

13. Putanenko P.K., Dorofeeva N.V., Kharlamova T.S., Grabchenko M.V., Kulinich S.A., Vodyankina O.V. // Materials. 2023. V. 16. №. 24. P. 7701. DOI: 10.3390/ma16247701.

14. Pino L., Italiano C., Vita A., Lagana M., Recupero V. // Appl. Catal. B: Environ. 2017. Vol. 218. P. 779 – 792. DOI: 10.1016/j.apcatb.2017.06.080.

15. Luisetto I., Tuti S., Romano C., Boaro M., Di Bartolomeo E. // J. CO2 Util. 2019. V. 30. P. 63 – 78. DOI: 10.1016/j.jcou.2019.01.006.

16. Wang J.B., Tai Y., Dow W., Huang T. // Appl. Catal. A: Gen. 2001. V. 218. № 1 – 2. P. 69 – 79. DOI: 10.1016/S0926-860X(01)00620-2.

17. Grabchenko M.V., Pantaleo G., Puleo F., Kharlamova T.S., Zaikovskii V.I., Vodyankina O.V., Liotta L.F. // Catal. Today. 2021. V. 382. P. 71 – 81. DOI: 10.1016/j.cattod.2021.07.012.

18. Sagar T.V., Sreelatha N., Hanmant G., Surendar M., Lingaiah N., Rama Rao K.S., Satyanarayana C.V.V., Reddy I.A.K., Sai Prasad P.S. // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 50226 – 50232. DOI: 10.1039/C4RA07098D.

19. Blanchard J., Nsungui A.J., Abatzoglou N., Gitzhofer F. // Can. J. Chem. Eng. 2007. V. 85. №. 6. P. 889 – 899. DOI: 10.1002/cjce.5450850610.

20. Li B., Su W., Wang X., Wang X. // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. №. 33. P. 14732 – 14746. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2016.06.219.

21. Li J.F., Xia C., Au C.T., Liu B.S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. №. 21. P. 10927 – 10940. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.05.021.

22. Taherian Z., Yousefpour M., Tajally M., Khoshandam B. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. №. 26. P. 16408 – 16420. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.05.095.

23. Liu H., He D. // Int. J. Hydrogen Energy. 2011. V. 36. №. 22. P. 14447 – 14454. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2011.08.025.

24. Liu H., Wu H., He D. // Fuel Process. Technol. 2014. V. 119. P. 81 – 86. DOI: 10.1016/j.fuproc.2013.11.001.

25. Xie Y., Xie F., Wang L., Peng Y., Ma D., Zhu L., Zhou G., Wang X., Zhang G. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. №. 56. P. 31494 – 31506. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.08.202.

26. Al-Fatesh A.S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. №. 30. P. 18805 – 18816. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.06.165.

27. Chen Z., Mao L., Fang X., Xu X., Xu J., Wang X. // Catalysts. 2023. V. 13. №. 2. P. 430. DOI: 10.3390/catal13020430.

28. Zhang M., Zhou X., Li C., Yi W., Gao Q., Zhang J., Zhang Q., Han Y. // Fuel. 2023. V. 340. P. 127543. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.127543.

29. Zhang M., Zhang J., Zhang Q., Han Y. // Appl. Catal. A: Gen. 2022. V. 639. P. 118639. DOI: 10.1016/j.apcata.2022.118639.

30. Fakeeha A.H., Acharya K., Ibrahim A.A., Almutairi G., Abu-Dahrieh J.K., Abasaeed A.E., Kumar R., Al-Fatesh A.S. // Energy Sci. Eng. 2023. V. 11. № 11. P. 4366 – 4380. DOI: 10.1002/ese3.1586.

31. Shannon R.D., Prewitt C.T. // Acta Cryst. B. 1969. V. 25. P. 925 – 946. DOI: 10.1107/S0567740869003220.

32. Asencios Y.J.O., Rodella C.B., Assaf E.M. // Appl. Catal. B: Environ. 2013. V. 132 – 133. P. 1 – 12. DOI: 10.1016/j.apcatb.2012.10.032.

33. Asencios Y.J.O., Assaf E.M. // Int. J. Chem. Eng. 2018. V. 2018. ID 9487486. DOI: 10.1155/2018/9487486.

34. Chandekar K.V., Shkir M., Khan A., Sayed M.A., Alotaibi N., Alshahrani T., Algarni H., AlFaify S. // J. Mater. Res. Technol. 2021. V. 15. P. 2584 – 2600. DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.09.072.

35. Xie Y., Chen J., Wu X., Wen J., Zhao R., Li Z., Tian G., Zhang Q., Ning P., Hao J. // ACS Catal. 2022. V. 12. № 17. P. 10587 – 10602. DOI: 10.1021/acscatal.2c02535.

36. Poggio‐Fraccari E., Rozenblit A., Mariño F. // Eur. J. Inorg. Chem. 2018. V. 2018. №. 24. P. 2865 – 2873. DOI: 10.1002/ejic.201800048.

37. Schweke D., Zalkind S., Attia S., Bloch J. // J. Phys. Chem. C. 2018. V. 122. № 18. P. 9947 – 9957. DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b01299.

38. Zhang B., Li D., Wang X. // Catal. Today. 2010. V. 158. P. 348 – 353. DOI: 10.1016/j.cattod.2010.04.019.

39. Bernal S., Blanco G., Cauqui M.A., Cifredo G.A., Pintado J.M., Rodriguez-Izquierdo J.M. // Catal. Letters. 1998. V. 53. P. 51 – 57. DOI: 10.1023/A:1019005922456.

40. Lehman J.H., Terrones M., Mansfield E., Hurst K.E., Meunier V. // Carbon. 2011. V. 49. №. 8. P. 2581 – 2602. DOI: 10.1016/j.carbon.2011.03.028.

41. Suarez S., Lasserre F., Prat O., Mücklich F. // Phys. Status Solidi A. 2014. V. 211. №. 7. P. 1555 – 1561. DOI: 10.1002/pssa.201431018.

42. Szybowicz M., Nowicka A.B., Dychalska A. Characterization of Nanomaterials. Woodhead Publishing, 2018. P. 1 – 36. DOI: 10.1016/b978-0-08-101973-3.00001-8.

43. Zeiger M., Jӓckel M., Mochalin V.N., Presser V. // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. №. 9. P. 3172 – 3196. DOI: 10.1039/c5ta08295a.

44. Zhao X., Ando Y., Qin L.-C., Kataura H., Maniwa Y., Saito, R. // Appl. Phys. Letters. 2002. V. 81. № 14. P. 2550 – 2552. DOI: 10.1063/1.1502196.

45. Лугвищук Д.С., Караева А.Р., Казеннов Н.В., Митберг Э.Б., Мордкович В.З. // Известия высших учебных заведений. Серия «Химия и химическая технология». 2021. Т. 64. № 12. С. 41 – 47. DOI: 10.6060/ivkkt.20216412.3y.

46. Lugvishchuk D.S., Mordkovich V.Z., Mitberg E.B., Karaeva A.R., Kulnitskiy B.A., Kirichenko A.N., Polyakov S.N. // Fuller. Nanotub. Car. N. 2020. V. 28. № 4. P. 250 – 255. DOI: 10.1080/1536383X.2019.1697681.

47. Shoji S., Peng X., Imai T., Kumar P.S.M., Higuchi K., Yamamoto Y., Tokunaga T., Arai S., Ueda S., Hashimoto A., Tsubaki N., Miyauchi M., Fujita T., Abe H. // Chem. Sci. 2019. V. 10. №. 13. P. 3701 – 3705. DOI: https://doi.org/10.1039/C8SC04965C.


Review

For citations:


Dorofeeva N.V., Putanenko P.K., Svetlichnyi V.A., Vodyankina O.V. Ni-Based Catalysts on Ternary LaCeY Oxide Supports for Dry Reforming of Methane. Kataliz v promyshlennosti. 2025;25(3):37-50. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2025-3-37-50

Views: 33


ISSN 1816-0387 (Print)
ISSN 2413-6476 (Online)