Морфологические, структурные и каталитические свойства в окислении метана Pd-CeO2/Al2O3 композиций и покрытий на их основе

Исследованы морфологические и структурные свойства Pd-CeO₂/Al₂O₃ каталитических композиций, прокаленных при 100; 500; 1000 °С, и покрытий на их основе, нанесенных методом холодного газодинамического напыления на металлическую фольгу. Установлено влияние метода приготовления исходной каталитической композиции и метода введения активных компонентов в покрытие на их фазовое состояние, размер частиц и активность в реакции окисления метана. Показано, что введение активных компонентов методом пропитки в предварительно напыленный слой оксида алюминия обеспечивает равномерное распределение Pd и Ce в профиле носителя, формирование наноразмерных частиц PdО и фазы взаимодействия между компонентами катализатора и носителя. Пропиточный катализатор демонстрирует наиболее высокую активность в реакции окисления метана. Метод приготовления покрытий не имеет ограничений при масштабировании и вследствие этого может найти широкое применение при изготовлении полноразмерных катализаторов на металлической фольге для различных типов энергетических устройств.

1. Пармон В.Н., Исмагилов З.Р., Фаворский О.Н., Белоконь А.А., Захаров В.М. // Вестник РАН. 2007. Т. 77. № 9. С. 819—830.

2. Chen J., Arandiyan H., Gao X., Li J. // Catal. Surv. Asia. 2015. V. 19. P. 140-171.

3. Schwartz W.R., Ciuparu D., Pfefferle L.D. // J. Phys. Chem. C. 2012. V. 116. № 15. P. 8587-8593.

4. Banerjee A.C., McGuire J.M., Lawnick O., Bozack M.J. // Catalysts. 2018. V. 8. № 7. 266. doi: 10.3390/catal8070266.

5. Dalla Betta R.A., Rostrup-Nielsen T. // Catal. Today. 1999. V. 47. № 1-4. P. 369-375.

6. Choi J-S., Koči P. // Catalysts. 2016. V. 6. № 10. 155. doi:10.3390/catal6100155.

7. Heck R.M., Farrauto R.J., Gulati S.T. Catalytic air pollution control. Commercial technology. Hoboken, New Jersey: «A John Wiley & Sons, Inc. Publication», 2009. 522 p.

8. Ciuparu D., Lyubovsky M.R., Altman E., Pfefferle L.D., Datye A. // Catal. Rev. 2002. V. 44. № 4. P. 593-649.

9. Vatcha S.R. // Energy Convers. Manage. 1997. V. 38. № 10-13. P. 1327-1334.

10. Pfefferle, W.C. // J. Energy. 1978. V. 2. № 3. P. 142-146.

11. Ismagilov Z.R., Shikina N.V., Yashnik S.A., Zagoruiko A.N., Kerzhentsev M.A., Ushakov V.A., Sazonov V.A., Parmon V.N., Zakharov V.M., Braynin B.I., Favorskii O.N. // Catal. Today. 2010. V. 155. № 1-2. P. 35-44.

12. Kuper W.J., Blaauw M., Van der Berg F., Graaf G.H. // Catal. Today. 1999. V. 47. № 1-4. P. 377-389.

13. Ismagilov Z.R. // React. Kinet. Catal. Lett. 1997. V. 60. № 2. P. 215-218.

14. Isupova L.A., Sadykov V.A., Tikhov S.F., Kimkhai O.N., Kovalenko O.N., Kustova G.N., Ovsyannikova I.A., Dovbii Z.A., Kryukova G.N., Rozovskii A.Ya., Tretyakov V.F., Lunin V.V. // Catal. Today. 1996. V. 27. № 1-2. P. 249-256.

15. Matsumoto S. // Catal. Today. 2004. V. 90. № 3-4. P. 183-190.

16. Ismagilov Z.R., Yashnik S.A., Matveev A.A., Koptyug I.V., Moulijn J.A. // Catal. Today. 2005. V. 105. № 3-4. P. 484-491.

17. Яшник С.А., Андриевская И.П., Пашке О.В., Исмагилов З.Р., Муляйн Я.А. // Катализ в промышленности. 2007. № 1. С. 35—46.

18. Бальжинимаев Б.С., Сукнёв А.П., Гуляева Ю.К., Ковалев Е.В. // Катализ в промышленности. 2015. № 4. С. 22—29.

19. Pinaeva L.G., Dovlitova L.S., Isupova L.A. // Kinet. Catal. 2017. V. 58. № 2. P. 167-178.

20. Qu Z., Wang Z., Qua X., Wang H., Shu Y. // Chem. Eng. J. 2013. V. 233. P. 233-241.

21. Zhu A., Zhou Y., Wang Y., Zhu Q., Liu H., Zhang Z., Lu H. // J. Rare Earths. 2018. V. 36. № 12. P. 1272-1277.

22. Forzatti P., Ballardini D., Sighicelli L. // Catal. Today. 1998. V. 41. № 1-3. P. 87-94.

23. Pratt A.S., Cairns J.A. // Platinum Met. Rev. 1977. V. 21. № 3. P. 74-83.

24. Smith R. W., Mutasim Z.Z. // J. Therm. Spray Technol. 1992. V. 1. № 1. P. 57-63.

25. Ismagilov Z.R., Podyacheva O.Yu., Solonenko O.P., Pushkarev V.V., Kuz'min V.I., Ushakov V.A., Rudina N.A. // Catal. Today. 1999. V. 51. № 3-4. P. 411-417.

26. U.S. patent 5 302 414, 1994.

27. Shikina N., Podyacheva O., Kosarev V., Ismagilov Z. // Mater. Manuf. Processes. 2016. V. 31. № 11. P. 1521-1526.

28. Алхимов А.П., Косарев В.Ф., Папырин А.Н. // ДАН. 1990. Т. 315. № 4. С. 1062—1065.

29. Mayernick A.D., Janik M.J. // J. Catal. 2011. V. 278. № 1. P. 16-25.

30. Xiao L-H., Sun K.R., Xu X.L., Li X.N. // Catal. Commun. 2005. V. 6. № 12. P. 796-801.

31. Colussi S., Gayen A., F.M. Camellone, Boaro M., Llorca J., Fabris S., Trovarelli A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2009. V. 48. № 45. P. 8481-8484.

32. Gulyaev R.V., Kardash T.Y., Malykhin S.E., Stonkus O.A., Ivanova A.S., Boronin A.I. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. № 26. P. 13523-13539.

33. Wang N., Li S., Zong Y., Yao Q. // J. Aerosol Sci. 2017. V. 105. P. 64-72.

34. Lei Y., Li W., Liu Q., Lin Q., Zheng X., Huang Q., Guan S., Wang X., Wang C., Li F. // Fuel. 2018. V. 233. P. 10-20.

35. Tsud N., Veltruská K., Matolín V. // Surf. Sci. 2002. V. 507-510. P. 808—812.

36. Sun K., Liu J., Nag N., Browning N.D. // Catal. Lett. 2002. V. 84 № 3-4. P. 193-199.