Образование углерода из высокомолекулярных углеводородов на металлах подгруппы железа, нанесенных на углеродный носитель Сибунит

Изучены свойства металлов подгруппы железа (Fe, Co, Ni), нанесенных на мезопористый углерод Сибунит, в процессе образования углерода при каталитическом пиролизе высокомолекулярных алканов (гексан, ундекан и гексадекан). В случае катализатора NiO/Сибунит скорость образования углерода в интервале температур 500–600 °С уменьшается в ряду гексан > ундекан > гексадекан. Отлагающийся углерод представляет собой углеродные нановолокна. Установлен ряд активности восстановленных катализаторов в образовании углерода: 10%NiО/Сибунит > 10%CoО/Сибунит > 10%Fe₂О₃/Сибунит. Морфология углерода, образовавшегося на катализаторе 10%CoО/Сибунит, зависит от дисперсности частиц активного компонента: на частицах размером 10–30 нм растут многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ), на частицах более 30 нм образуются углеродные нановолокна. Рентгеноструктурные исследования катализатора Fe2O3/Сибунит после реакции показали, что активный компонент может находиться как в виде металла, так и в виде карбида железа, причем доля каждой из фаз в составе катализатора зависит от дисперсности частиц активной фазы. При размере частиц 10–30 нм железо находится в виде металла, при бóльших размерах – в виде карбида. Сделан вывод, что за образование углеродных нановолокон ответственны частицы карбида железа, а за образование МУНТ – частицы железа.

1. Сурков В.Г., Певнева Г.С., Головко А.К. // Нефтепереработка и нефтехимия, 2015. № 12. С. 6—10.

2. Копытов М.А., Головко А.К., Кирик Н.П., Аншиц А.Г. // Химия твердого топлива. 2013. № 2. С. 46—51.

3. Шарыпов В.И., Береговцова Н.Г. , Барышников С.В., Кузнецов Б.Н. // Химия в интересах устойчивого развития. 1997. № 3. С. 287—291.

4. Теляшев Э. Г., Журкин О.П., Везиров Р.Р., Ларионов С.Л., Имашев У.Б. // ХТТ 1991. № 3. С. 57—62.

5. Копытов М.А., Головко А.К. // Изв. Томского политехн. ун-та. 2009. Т. 315. № 3. С. 83—86.

6. Пат. РФ 2375410 // Б.И. 2009. № 34. C. 5.

7. Пат. РФ 2375412 // Б.И. 2009. № 34. C. 5.

8. Пат. РФ 2442648 // Б.И. 2012. № 5. C. 6.

9. Fomenko E.V., Kondratenko E.V., Salanov A.N. Bajukov O.A, Talyshev A.A, Maksimov N.G, Nizov V.A, Anshits A.G. // Catal. Today. 1998. V. 42 (3). P. 267-272.

10. Fomenko E.V., Kondratenko E.V., Sharonova O.M, Plekhanov V.P, Koshcheev S.V, Boronin A.I, Salanov A.N, Bajukov O.A, Anshits A.G // Catal. Today. 1998. V. 42. P. 273-277.

11. Аншиц Н.Н., Баюков О.А., Еремин Е.В. Соловьев Л.А., Рабчевский Е.В., Аншиц А.Г. // ФТТ. 2010. Т. 52. Вып. 6. С. 1115—1119.

12. Kelemen S.R., Siskin M., Gorbaty M.L., Ferrughelli D.T., Kwiatek P.J., Brown L.D., Eppig C.P., Kennedy R.J. // Energy Fuels. 2007. V.21. № 2. P. 927-940.

13. А.с. 2042425; Опубл. Б.И. 1995 № 24.

14. Пат. РФ 2086502; Опубл. Б.И. 1997 № 22.

15. Пат. РФ 2116829; Опубл. Б.И. 1998 № 22.

16. Чесноков В.В., Буянов Р.А. // Успехи химии. 2000. Т. 69. № 7. С. 675—692.

17. Буянов Р.А., Чесноков В.В. // Катализ в промышленности. 2006. № 2. С. 3—1.

18. Yang Y., Liu X., Xu B., Li T. // Carbon. 2006. v. 44. P. 1661-1664.

19. Maksimova N.I., Krivoruchko O.P., Zaikovskii V.I., Chuvilin A.L., Salanov A.N., Burgina E.B., Mestl G. // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2000, Т. 158. № 1. С. 301-307.

20. Blank V.D., Alshevskiy Yu.L., Belousov Yu.A., Kazennov N.V., Perezhogin I.A., Kulnitskiy B.A. // Nanotechnology. 2006. V. 17. P. 1862-1866.

21. Takahashi Y., Fujita H., Lin W-H., Li Y-Y., Fujii T., Sakoda A. // Chemistry and materials science. 2009. V. 16. P. 57.

22. Westrich T.A., Chen X., Schwank J.W. // Appl. Catal. A: Gen. 2010. V. 386. P. 83—93.

23. US Patent 4978649; Опубл. 1990.

24. Плаксин Г.Н. // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. Т. 9. С. 609—620.

25. Мишаков И.В., Чесноков В.В., Буянов Р.А., Пахомов Н.А. // Кинетика и катализ. 2001. Т. 42. № 4. C. 598—603.