Preview

Катализ в промышленности

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Паровая конверсия метанола на катализаторах состава Cd-(Zn)/TiO2 и Cu-(Zn)/TiO2 в микроканальном реакторе

https://doi.org/10.18412/1816-0387-2020-6-473-484

Полный текст:

Аннотация

Проведен синтез новых катализаторов состава Cd-(Zn)/TiO2 и Cu-(Zn)/TiO2, на основе нанодисперсного оксида титана (IV), и их характеризация методами рентгенофазового анализа, низкотемпературной адсорбции азота и термопрограммируемого восстановления в водороде. Исследована активность синтезированных катализаторов в реакции паровой конверсии метанола в условиях микроканального реактора. Показано, что наиболее активными являются Cd-содержащие катализаторы, которые, кроме того, проявляют наименьшую селективность в отношении моноксида углерода. Проведено сопоставление каталитических и физико-химических свойств исследуемых катализаторов. Показана корреляция активности катализаторов со способностью к частичному восстановлению водородом катионов Ti4+ в Ti3+ в носителе TiO2. Высказано предположение, что способность к восстановлению катионов титана зависит от полупроводниковых свойств оксидов, составляющих катализатор.

Об авторах

Д. В. Андреев
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск
Россия


Е. Е. Сергеев
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск
Россия


Список литературы

1. G. Kolb. Review: microstructured reactors for distributed and renewable production of fuels and electrical energy, Chem. Eng. Process, 65 (2013) 1—44. http://dx.doi.org/10.1016/j.cep.2012.10.015

2. A. Iulianelli, P. Ribeirinha, A. Mendes, A. Basile. Methanol steam reforming for hydrogen generation via conventional and membrane reactors: a review. Renew. Sustain. Energy Rev. 29 (2014) 355—368. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.08.032

3. F. Joensen and J.R. Rostrup-Nielsen. Conversion of hydrocarbons and alcohols for fuel cells. J. Power Sources, 105 (2002) 195-201. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(01)00939-9

4. J.C. Amphlett, K.A.M. Creber, J.M. Davis, R.F. Mann, B.A. Peppley, D.M. Stokes. Hydrogen production by steam reforming of methanol for polymer electrolyte fuel cells Int. J. Hydrogen Energy 19 (1994) 131-137. https://doi.org/10.1016/0360-3199(94)90117-1

5. J. Agrell, M. Boutonnet, J.L.G. Fierro. Production of hydrogen from methanol over binary Cu/ZnO catalysts Part II. Catalytic activity and reaction pathways. Applied Catalysis A: General 253 (2003) 213—223. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(03)00521-0

6. S.T. Yong, C.W. Ooi, S.P. Chai, X.S. Wu. Review of methanol reforming Cu-based catalysts, surface reaction mechanisms, and reaction schemes. Int. J. Hydrogen Energy, 38 (2013) 9541-9552. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.03.023

7. Y. Suwa, S. Ito, S. Kameoka, K. Tomishige, K. Kunimori. Comparative study between Zn—Pd/C and Pd/ZnO catalysts for steam reforming of methanol. Applied Catalysis A: General 267 (2004) 9—16. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2004.02.016

8. P. Pfeifer, K. Schubert, M.A. Liauw, G. Emig. PdZn catalysts prepared by washcoating microstructured reactors. Applied Catalysis A: General 270 (2004) 165—175. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2004.04.037

9. J. Agrell, G. Germani, S. G. Järås, M. Boutonnet. Production of hydrogen by partial oxidation of methanol over ZnO-supported palladium catalysts prepared by microemulsion technique. Applied Catalysis A: General 242 (2003) 233—245. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(02)00517-3

10. F. Cai, P. Lu, J.J. Ibrahim, Y. Fu, J. Zhang, Y. Sun. Investigation of the role of Nb on Pd—Zr—Zn catalyst in methanol steam reforming for hydrogen production. Int. J. Hydrogen Energy, 44 (2019) 11717-11733. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.03.125

11. F. Pinzari, P. Patrono, U. Costantino. Methanol reforming reactions over Zn/TiO2 catalysts. Catal. Commun. 7 (2006) 696—700. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2006.02.015

12. F.-W. Chang, T.-C. Ou, L. Selva Roselin, W.-S. Chen, S.-C. Lai, H.-M. Wu. Production of hydrogen by partial oxidation of methanol over bimetallic Au—Cu/TiO2—Fe2O3 catalysts. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 313 (2009) 55—64. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2009.08.002

13. S. Kim, M. Kang. Hydrogen production from methanol steam reforming over Cu—Ti—P oxide catalysts. J. Ind. Eng. Chem. 18 (2012) 969—978. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2011.10.009

14. I. Rossetti, J. Lasso, E. Finocchio, G. Ramis, V. Nichele, M. Signoretto, A. Di Michele. TiO2-supported catalysts for the steam reforming of ethanol. Applied Catalysis A: General 477 (2014) 42—53. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2014.03.004

15. E. Finocchio, I. Rossetti, G. Ramis. Redox properties of Coand Cu-based catalysts for the steam reforming of ethanol. Int. J. Hydrogen Energy, 38 (2013) 3213-3225. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.12.137

16. G. Busca, C. Resini, T. Montanari, G. Ramis, U. Costantino. Hydrogen from alcohols: IR and flow reactor studies. Catal. Today 2009 (143) 2-8. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2008.09.010

17. M. del Arco, A. Caballero, P. Malet, V. Rives. Effect of Consecutive and Alternative Oxidation and Reduction Treatments on the Interactions between Titania (Anatase and Rutile) and Copper. J. Catal. 113 (1988) 120-128. https://doi.org/10.1016/0021-9517(88)90242-4

18. V.G. Deshmane, S.L. Owen, R.Y. Abrokwah, D. Kuila. Mesoporous nanocrystalline TiO2 supported metal (Cu, Co, Ni, Pd, Zn, and Sn) catalysts: Effect of metal-support interactions on steam reforming of methanol. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 408 (2015) 202—213. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2015.07.023

19. A.G. Gribovskii, L.L. Makarshin, D.V. Andreev, S.V. Korotaev, V.I. Zaikovskii and V.N. Parmon. Deactivation of a Zn/TiO2 Catalyst in the Course of Methanol Steam Reforming in a Microchannel Reactor. Kinetics and Catalysis 2009 (50) 444—449. https://doi.org/10.1134/S0023158409030161

20. E. Moretti, L. Storaro, A. Talon, P. Patrono, F. Pinzari, T. Montanari, G. Ramis, M. Lenarda. Preferential CO oxidation (CO-PROX) over CuO-ZnO/TiO2 catalysts. Applied Catalysis A: General 344 (2008) 165—174. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.04.015

21. J. Xiaoyuan, L. Guanglie, Z. Renxian, M. Jianxin, C. Yu, Z. Xiaming. Studies of pore structure, temperature-programmed reduction performance, and micro-structure of CuO/CeO2 catalysts. Appl. Surf. Sci. 173 (2001) 208—220. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(00)00897-7

22. C. Sun, J. Zhu, Y. Lv, L. Qi, B. Liu, F. Gao, K. Sun, L. Dong, Y. Chen. Dispersion, reduction and catalytic performance of CuO supported onZrO2-doped TiO2 for NO removal by CO. Applied Catalysis B: Environmental 103 (2011) 206—220. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2011.01.028

23. Z. Wu, H. Zhu, Z. Qin, H. Wang, L. Huang, J. Wang. Preferential oxidation of CO in H2-rich stream over CuO/Ce1–xTixO2 catalysts. Applied Catalysis B: Environmental 98 (2010) 204—212. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2010.05.030

24. N.W. Hurst, S.J. Gentry, A. Jones, B.D. McNicol. Temperature Programmed Reduction. Catal. Rev. Sci. Eng. 24 (1982) 233-309. https://doi.org/10.1080/03602458208079654

25. P. Tahay, Y. Khani, M. Jabari, F. Bahadoran, N. Safari. Highly porous monolith/TiO2 supported Cu, Cu-Ni, Ru, and Pt catalysts in methanol steam reforming process for H2 generation. Applied Catalysis A, General 554 (2018) 44—53. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2018.01.022

26. Kirk-Othmer Ecyclopedia of Chemical Technolodgy. Fourth Edition. John Wiley & Sons Inc. 1991-1998.

27. S. Yuan, P. Mklaudeau, V. Pemchon. Catalytic combustion of diesel soot particles on copper catalysts supported on TiO2. Effect of potassium promoter on the activity. Applied Catalysis B Environmental 3 ( 1994) 319-333. https://doi.org/10.1016/0926-3373(94)00005-0

28. H.-W. Chen, J.M. White, J.G. Ekerdt. Electronic effect of supports on copper catalysts. J. Catalysis 99 (1986) 293-303. https://doi.org/10.1016/0021-9517(86)90354-4

29. G.L.B. Zortea, J. Friedrich, T.P. de Almeida, M.P. Cantão, R.C.P. Rizzo-Domingues. Catalysts evaluation CuO/n-type semiconductor oxide/Al2O3 in ethanol steam reforming reaction for obtaining hydrogen to fuel cell. 2nd International Seminar on Industrial Innovation in Electrochemistry, 1 December 2016, pp 117-122. https://doi.org/10.5151/chempro-s3ie2016-10


Для цитирования:


Андреев Д.В., Сергеев Е.Е. Паровая конверсия метанола на катализаторах состава Cd-(Zn)/TiO2 и Cu-(Zn)/TiO2 в микроканальном реакторе. Катализ в промышленности. 2020;20(6):473-484. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2020-6-473-484

For citation:


Andreev D.V., Sergeev E.E. Steam reforming of methanol over Cd-(Zn)/TiO2 and Cu-(Zn)/TiO2 catalysts in a microchannel reactor. Kataliz v promyshlennosti. 2020;20(6):473-484. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2020-6-473-484

Просмотров: 161


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