

The effect of doubly charged ion additives on the activity and chemical stability of catalytically active potassium ferrites
https://doi.org/10.18412/1816-0387-2020-1-33-39
Abstract
To reveal the effect of the dopant doubly charged ion size on the catalytic properties, samples of potassium polyferrites of β′′-alumina type with the composition K2FeII1-q MqFeIII 10O17, where M = Mg, Zn, and K2–2qFeIIMqFeIII 10O17, where M = Ca, Sr, and q = 0.4, were synthesized. The mechanism of action of the introduced doubly charged cations on the activity, selectivity and corrosion resistance of potassium β′′-polyferrite was elucidated. It was shown for the first time that the size of doubly charged cations determines their position in the structure of β′′-polyferrite: they either enter the spinel-like moiety and substitute Fe2+ ions, or substitute potassium in the intermoiety space. The introduction of Mg2+ and Zn2+ ions dramatically reduces the catalytic activity and selectivity of β′′-polyferrite. The application of such additives is undesirable. Small amounts of Ca2+ and Sr2+ cations significantly improve the corrosion resistance of the catalyst by decreasing the mobility of potassium ions within the cation-conducting layer.
About the Authors
L. G. AnikanovaRussian Federation
N. V. Dvoretskii
Russian Federation
References
1. Meima G., Menon P. // Applied Catalysis A: General. 2001. V. 212. P. 239-245.
2. Дворецкий Н.В., Юн В.В., Котельников Г.Р. и др. // Известия Вузов. Химия и хим.технология. 1990. Т. 33. № 8. С. 3–9.
3. Дворецкий Н.В., Степанов Е.Г., Юн В.В. // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1991. Т. 27. № 6. С. 1265–1268.
4. Ламберов А.А., Х.Х. Гильманов. Модернизация катализаторов и технологии синтеза изопрена на ОАО «Нижнекамскнефтехим» / Казань:Изд.-во Казанского (Приволжского) федерального университета, 2012. 404 с.
5. Пат. РФ 2285560; опубл. 2006.
6. Пат. РФ 2664124; опубл. 2018.
7. Abe K., Kano Yu., Ohshima M., Kurokawa H., Miura H. // Journal of Japan Petroleum Institute. 2011. V. 54. № 5. P. 338–343.
8. Kano Yu., Ohshima M., Kurokawa H., Miura H. // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. 2013. V. 109. № 1. P. 29–41.
9. Li Z., Shanks B.H. // Appl. Catalysis A: Gen. 2011. V. 405. № 1–2. P. 101–107.
10. Lamberov A.A., Gilmanov Kh.Kh., Dementeva E.V., Kuzmina O.V. // Catalysis in Industry. 2013. V. 5. № 1. P. 50–60.
11. Serafin I., Kotarba A., Grzywa M., Sojka Z., Bińczycka H., Kuśtrowski P. // Journal of Catalysis. 2006. V. 239. № 1. P. 137–144.
12. Плясова Л.М., Андрушкевич М.М., Котельников Г.Р., Буянов Р.А., Храмова Г.А., Кустова Г.Н., Беднов С.Р. // Кинетика и катализ. 1976. Т. 17. Вып. 5. С. 1295–1302.
13. Андрушкевич М.М., Плясова Л.М., Молчанов В.В., Буянов Р.А., Котельников Г.Р., Абрамов В.А. // Кинетика и катализ. 1978. Т. 19. Вып. 2. С. 422–427.
14. Дворецкий Н.В., Аниканова Л.Г., Малышева З.Г. // Известия вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. № 6. С. 61–68.
15. Lee E.H. // Catalysis Reviews. 1973. V. 8. № 2. P. 285–305.
16. Аниканова Л.Г., Дворецкий Н.В., Малышева З.Г. // Известия вузов. Химия и хим. технология. 2016. Т. 59. № 1. С. 23–26.
17. Аниканова Л.Г., Дворецкий Н.В. // Катализ в промышленности. 2016. № 1. С. 29–36.
18. Li K., Wang H., Wei Y., Liu M. // Journal of rare earths. 2008. V. 26. № 5. P 705–710.
19. Дворецкий Н.В., Аниканова Л.Г. // Известия вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54. № 9. С. 64–66.
20. Аниканова Л.Г., Дворецкий Н.В. // Катализ в промышленности. 2012. № 4. С. 18–23.
21. Kotarba A., Rożek W., Serafin I., Sojka Z. // Journal of Catalysis. 2007. V. 247. № 2. P. 238–244.
22. Bieniasz W., Trębala M., Sojka Z., Kotarba A. // Catalysis Today. 2010. V. 154. № 3–4. P. 224–228.
23. Бугаенко Л.Т., Рябых С.М., Бугаенко А.Л. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2008. Т. 49. № 6. С. 363–384.
24. Joseph Y, Ketteler G., Kuhrs C., Ranke W., Weiss W., Schlögl R. // Phys. Chem. Chem. Phys., 2001. V. 18. № 3. Р. 4141–4153.
Review
For citations:
Anikanova L.G., Dvoretskii N.V. The effect of doubly charged ion additives on the activity and chemical stability of catalytically active potassium ferrites. Kataliz v promyshlennosti. 2020;20(1):33-39. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2020-1-33-39