|Generate QR code
Open Access
Subscription or Fee Access
Kinetic aspects of deactivation of the heterogeneous surface of multifunctional catalysts
Abstract
Widely applicable of industrial bi-and polyfunctional catalysts necessitates a new approaches to the development of kinetic models that take into account the coexistence of different types of active sites on catalysts surface, with different activity and selectivity for the main and byreaction, adsorption properties, structure, including nanostructure, the coordination environment, resistance to deactivation, components of the reaction medium or extraneous chemical impurities. From the perspective of this approach, the authors suggest in their work kinetic data, taking into account the contribution of different types of active sites in the catalytic process. We consider the practical application of the proposed approach to develop models of the kinetics and mechanism of industrial specific processes followed with catalyst deactivation: catalytic combustion of xylene on Pd catalysts, with the participation of two types of active sites, and dehydrogenation of isobutane on Pt nonpromoted and promoted catalysts, suggesting the participation of three types of active sites.
About the Authors
K. Kumbilieva
Institute of Catalysis, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia
Bulgaria
Bulgaria
L. Petrov
Institute of Catalysis, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia; SABIC Chair in Catalysis, King Abdulaziz University, Jeddah, Kingdom of Saudi Arabia
Bulgaria
Bulgaria
References
1. Hughes R. Deactivation of catalysts. New York: Academic Press, 1984.
2. Krishna A.S. // Catal. Rev.-Sci. Eng. 1990. Vol. 32. P. 279.
3. Oudar J., Wise H. Deactivation and poisoning of catalysts. New York: Marcel Dekker, 1985.
4. Butt J.B., Petersen E.E. // Activation, deactivation and poisoning of catalysts. San Diego: Academic Press, 1988.
5. Hegedus L.I., McCabe R.W. Catalyst poisoning. New York: Marcel Dekker, 1984.
6. Bartholomew C.H. // Appl. Catal. A: General. 2001. Vol. 212. P. 17.
7. Слинкин А.А. // Кинетика и катализ. 1981. Т. 22, № 1. С. 71.
8. Темкин М.И. // Кинетика и катализ. 1986. Т. 27, № 2. С. 533.
9. Golodets G.I. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1982. Vol. 15. P.184.
10. Dooling D.J., Rekoske J.E., Broadbelt I.J. // Langmuir. 1999. Vol. 15. P. 5846.
11. Dooling D.J., Broadbelt I.J. // A.I.Ch.E.Journal. 2001. Vol. 47, № 10. P. 1193.
12. Landau M.V., Kogan S.B., Herskowitz M. // Appl. Catal. A: General. 1994. Vol. 130, № 1. P. 139.
13. Barias F., Holmen A., Blekkan E. // Catal. Today. 1995. Vol. 24. P. 361.
14. Ribeiro F.H., Bonivardi A.L., Kim C., Somorjai G.A. // J. Catal. 1994. Vol. 150, №1. P.186.
15. Hadjiloizou G., Butt J.B., Dranoff J. // J. Catal. 1991. Vol. 131, № 2. P.545.
16. Macleod N., Fryer J.R., Stirling D., Well G. // Catal. Today. 1998. Vol. 46. P. 37.
17. Dong D., Jeong S., Massoth F.E. // Catal. Today. 1997. Vol. 37. P. 267.
18. Pawelec B., Damyanova S., Arishtirova K., Fierro J.L.G., Petrov L. // Appl. Catal. A: General. 2007. Vol. 323, № 1. P. 188.
19. Topsǿe H. // Appl. Catal. A: General. 2007. Vol. 320, № 1. P. 3.
20. Caero G., Costa A.F., Cerqueria H., Magnoux P., Lopes J.M., Matias P., Ribeiro F.R. // Appl. Catal. A: General. 2007. Vol. 320, № 1. P. 8.
21. Nogelear B.M., Steiner P., Zijden Th., Lanyeveld A., Eijsbouts S., Moulijn J.A. // Appl. Catal. A: General. 2007. Vol. 323, № 1. P. 28.
22. Smith J. Chemical Engineering Kinetics (3rd ed.). NY: McGraw-Hill, Inc 1990.
23. Ponec V. // Appl. Catal. A: General. 1997. Vol. 149, № 1. P. 27.
24. Consonni M., Touroude R., Murzin D.Y. // Chem. Eng. Technol. 1998. Vol. 21. P. 605.
25. Consonni M., Jokic D., Murzin D.Y., Touroude R. // J.Catal. 1999. Vol. 188, № 1. P.165.
26. Dandekar A., Vannice M.// J. Catal. 1999. Vol. 183, № 1. P. 344.
27. Margitfalvi J.L., Tompos A., Kolosova I., Valyon J. // J.Catal.1998. Vol. 174, № 1. P. 246.
28. Liberkova K., Touroude R., Murzin D.Yu.// Chem. Eng. Sci. 2002. Vol. 57. P. 2519.
29. Beeckman J.B., Froment G.F.// Ind. Eng.Chem., Fundam. 1982. Vol. 21, № 1. P. 243.
30. Broekhoven E.H.V., Schoonhoven J.W.F.M., Ponec V. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1985. Vol. 156. P. 899.
31. Meitzner G., Via G.H., Lytle F.W., Fung S.C., Sinfelt J.H. // J. Phys. Chem. 1988. Vol. 92. P.2925.
32. Cortright R.D., Dumesic J.A. // J.Catal. 1994. Vol.148, № 2. P. 771.
33. Ribeiro F.H., Bonivardi A.L., Kim C., Somorjai G.A. // J. Catal. 1994. Vol. 150, № 1. P. 186.
34. Corma A., Martinez A. // Catal. Rev.-Sci. Eng. 1993. Vol. 35. P. 483.
35. Bendarova L., Lyman C.E., Rytter E., Holmen A. // J.Catal. 2002. Vol. 211, № 1. P.335.
36. Jablonski E.L., Castro A.A., Scelza O.A., Miguel S.R. // Appl. Catal. A: General. 1999. Vol. 183, № 1. P. 189.
37. Burch R. // J. Catal. 1981. Vol. 71, № 1. P. 348.
38. Ledford J.S., Houalla M., Proctor S., Hercules D.M. // J. Catal. 1990. Vol.125, P. 554.
39. Haddad G.J., Chen B., Goodwin J.G., Jr. // J. Catal. 1996. Vol. 161. P. 274.
40. Merlen E., Becca P., Bertollini G.C., Delichere P., Zanier N., Didilon B. // J. Catal. 1996. Vol. 159, № 1. P. 178.
41. Yang L., DePristo A.E. // J. Catal. 1994. Vol.1 48, № 2. P. 575.
42. Пармон В.Н. // ДАН. 2007. Т. 413, № 1. С. 53.
43. Parmon V.N. Thermodynamics of Non-Equilibrium Processes with a Particular Application to Catalysis. Amsterdam: Elsevier, 2010.
44. Murzin D.Yu. // Chem. Eng. Sci. 2009. Vol. 64, № 1. P. 64.
45. Murzin D.Yu. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2010. Vol. 315, № 1. P. 226.
46. Murzin D.Yu. // J. Catal. 2010. Vol. 276, № 1. P. 85.
47. Hvolbæk B., Janssens T.V.W., Clausen B.S., Falsig H., Christensen C.H, Nørskov J.K. // Nanotoday. 2007. Vol. 2, № 1. P. 17
48. Kolasinki K.W. Surface Science. Fundamentals of Catalysis and Nanoscience. Chichester: Wiley, 2002.
49. Haruta M., Tsobota S., Kobayashi T., Kageyama H., Genet M.J., Delmon B. // J. Catal. 1993. Vol. 144, № 1. P. 175.
50. Bond G.C., Tompson D.T. // Catal. Rev.-Sci. Eng. 1999. Vol. 41. P. 319.
51. Cunningham D.A., Vogel W., Torres-Sanchez R.M., Tanaka K., Haruta M. // J. Catal. 1999. Vol. 183, № 1. P. 24.
52. Ruth K., Hayes M., Burch R., Tsobota S., Haruta M. // Appl. Catal. B: Environmental. 2000. Vol. 24, L133.
53. Thompson D.T., Bond G.C. // Gold Bulletin. 2000. Vol. 33. P. 41.
54. Wolf A., Schuth F. // Appl. Catal. A: General. 2002. Vol. 226, № 1. P. 1.
55. Cortie M.B., Lingen E. // Materials Forum. 2002. Vol. 26. P. 1.
56. Guzman J., Gates B.C. // J. Phys. Chem. B. 2002. Vol. 106. P. 7659.
57. Davis R. // Science. 2003. Vol. 301. P. 926.
58. Теньянко Н.В., Сергеева Т.Ю., Гайдай Н.А., Б.Гудков Б.С., Дряхлов А.С., Киперман С.Л. // Кинетика и катализ. 1990. Т. 31. С. 395.
59. Kiperman S.L., Gaidai N.A., Nekrasov N.V., Botavina M.A., Duisenbaev Sh.E. // Chem.Eng.Sci. 1999. Vol. 54. P. 4305.
60. Некрасов Н.В., Ботавина М.А., Сергеева Т.Ю., Дряхлов А.С., Киперман С.Л. // Кинетика и катализ. 1998. Т. 39. С. 543.
61. Kumbilieva K.E., Gaidai N.A., Dryahlov A.S., Nekrasov N.V., Petrov L.A., Lapidus A.L. // Catal. Comm. 2009. Vol. 10, P. 1034.
62. Савченко В.И. // Кинетика и катализ. 1980. Т. 21. С. 342.
63. Кочубей А.Л., Старостина Т.С., Циркульников В.М., Замараев К.И. // Кинетика и катализ. 1993. Т. 34. С. 716.
64. Киперман С.Л. // Сб. «Механизм катализа». Ч. 1. Новосибирск: Наука. 1984.
65. Kiperman S.L., Kumbilieva K., Petrov L. // Ind.Eng.Chem.Research. 1988. Vol. 2. P. 62.
66. Kumbilieva K. E., Gaidai N.A., Nekrasov N.V., Petrov L.A., Lapidus A.L. // Chem. Eng. J. 2006. Vol. 120, № 1. P. 25.
67. Лок Л.К., Гайдай Н.А., Киперман С.Л. // Кинетика и катализ. 1986. Т. 27. С. 112.
68. Лок Л.К., Гайдай Н.А., Гудков Б.С., Киперман С.Л., Коган С.Б. // Кинетика и катализ. 1986. Т. 27. С. 1365.
69. Лок Л.К., Гайдай Н.А., Гудков Б.С., Костюковский М.М., Киперман С.Л., Подклетнова Н.М., Коган С.Б., Бурсиян Н.Р. // Кинетика и катализ. 1986. Т. 27. С. 1371.
70. Лок Л.К., Гайдай Н.А., Киперман С.Л., Подклетнова Н.М., Коган С.Б. // Кинетика и катализ. 1988. Т. 29, № 5. С. 1146.
71. Loc L.C., Gaidai N.A., Kiperman S.L.// Proc. 9th Intern. Congress on Catalysis, (Calgary, 1988)/ Eds. M.J. Phillips, M.Ternan. 1988. Vol. 3. P. 1261.
72. Kiperman S.L., Loc L.C., Gaidai N.A. // Stud. Surf. Sci. Catal.: Catalyst Deactivation 1994 / Eds. B.Delmon, G.F.Froment. Amsterdam: Elsevier Publ. House, 1994. Vol. 88. P. 543.
73. Bendarova L., Lyman C.E., Rytter E., Holmen A. // J. Catal. 2002. Vol. 211. P. 335.
74. Lin L., Zhang T., Zang J., Xu Z. // Appl.Catal. 1990. Vol. 67. P. 11.
75. Adkins S.R., Davis B.H. // J. Catal. 1984. Vol. 89. P. 371.
76. Liu J., Gao X., Zhang T., Lin L. // Thermochim.Acta. 1991. Vol. 9. P. 124.
77. Ohta М., Ikeda Y., Igarashi A. // Appl. Catal. A: General. 2004. Vol. 266. P. 229.
78. Коган С.Б., Подклетнова Н.М., Оранская О.М., Семенская И.В., Бурсиян Н.Р. // Кинетика и катализ. 1981. Т. 22. С. 663.
79. Коган С.Б., Подклетнова Н.М., Илясова А.С., Бурсиян Н.Р. // Журн. прикл. Химии. 1983. С. 1832.
Review
For citations:
Kumbilieva K., Petrov L. Kinetic aspects of deactivation of the heterogeneous surface of multifunctional catalysts. Kataliz v promyshlennosti. 2011;(5):20-34. (In Russ.)
Views:
54
Email this article 