Formation and Properties of Co Oxidation Catalysts Based on Amorphous Pd and Pt Nanoparticles

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this paper, the advantages of the laser electrodispersion (LED) method for the synthesis of highly active crust-type catalysts containing coatings of amorphous Pd and Pt nanoparticles are demonstrated. Using examples of complete and selective oxidation of CO (CO-TOX and CO-PROX) under different conditions, a comparative analysis of recently obtained data on the structure and catalytic behavior of highly dispersed Pd and Pt nanoparticles deposited on carbon, oxide and aluminosilicate supports using the LED method was carried out. The properties of such samples with reduced metal content (down to 10–3 wt %) are compared with the characteristics of supported catalysts prepared by the standard impregnation method. The structure features and catalytic behavior of LED catalysts caused by the highly dispersed and amorphous state of metal nanoparticles are revealed.

About the authors

S. A Gurevich

Ioffe Institute of RAS

Email: gurevich@quantel.ioffe.ru
Saint Petersburg, Russia

D. A Yavsin

Ioffe Institute of RAS

Saint Petersburg, Russia

T. N Rostovshchikova

Lomonosov Moscow State University, Department of Chemistry

Moscow, Russia

References

  1. Zhou X., Wang M., Yan D., Li Q., Chen H. // J. Catal. 2019. V. 379. P. 138.
  2. Tripathi A., Hareesh C., Sinthika S., Andersson G., Thapa R. // Appl. Surf. Sci. 2020. V. 528. Art. 146964.
  3. Guo J., Ding C., Ma Z., Ma L., Wang J., Shangguan J., Yuan Q., Zhao M., Li Y., Wang M., Zhang K. // Fuel. 2021. V. 289. Art. 119839.
  4. Lin J., Wang X., Zhang T. // Chin. J. Catal. 2016. V. 37. № 11. P. 1805.
  5. Park E.D., Lee D., Lee H.C. // Catal. Today. 2009. V. 139. № 4. P. 280.
  6. Jing P., Gong X., Liu B., Zhang J. // Catal. Sci. Technol. 2020. V. 10. № 4. P. 919.
  7. Pei P., Wang M., Chen D., Ren P., Zhang L. // Prog. Nat. Sci.: Mater. Int. 2020. V. 30. № 6. P. 751.
  8. Pourrahmani H., Yavarinasab A., Siavashi M., Matia M., Vanherle J. // Energy Rev. 2022. V. 1. № 1. Art. 100002.
  9. Haneda M., Todo M., Nakamura Y., Hattori M. // Catal. Today. 2017. V. 281. № 3. P. 447.
  10. Wang H., Lu J. //Chin. J. Chem. 2020. V. 38. № 11. P. 1422.
  11. Vedyagin A.A., Volodin A.M., Stoyanovskii V.O., Mishakov I.V., Medvedev D.A., Noskov A.S. // Appl. Catal. B: Environ. 2011. V. 103. № 3–4. P. 397
  12. Dong J., Zhang Y., Li D., Adogwa A., Huang S., Yang M., Yang J., Jin Q. // Appl. Catal. B: Environ. 2023. V. 330. Art. 122662.
  13. Lou Y., Xu. J., Zhang. Y., Pan C., Dong Y., Zhu Y. // Mater. Today Nano. 2020. V. 12. Art. 100093.
  14. Uzio D., Berhault G. // Catal. Rev. 2010. V. 52. № 1. P. 106.
  15. Kozhevin V.M., Yavsin D.A., Kouznetsov V.M., Busov V.M., Mikushkin V.M., Nikonov S.Yu., Gurevich S.A., Kolobov A. // J. Vac. Sci. Technol. B. 2000. V. 18. P. 1402.
  16. Ростовщикова Т.Н., Локтева Е.С., Шилина М.И., Голубина Е.В., Маслаков К.И., Кротова И.Н., Брыжин А.А., Тарханова И.Г., Удалова О.В., Кожевин В.М., Явсин Д.А., Гуревич С.А. // Ж. Физ. Хим. 2021. Т. 95. № 3. С. 348.
  17. Rostovshchikova T.N., Lokteva E.S., Shilina M.I., Golubina E.V., Maslakov K.I., Krotova I.N., Bryzhin A.A., Tarkhanova I.G., Udalova O.V., Kozhevin V.M., Yavsin D.A., Gurevich S.A. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2021. V. 95. № 3. P. 451.
  18. Zhang J., Chaker M., Ma D. // J. Colloid Interface Sci. 2017. V. 489. P. 138.
  19. Yu J., Nan J., Zeng H. // Appl. Sur. Sci. 2017. V. 402. P. 330.
  20. Forsythe R.C., Cox C.P., Wilsey M.K., Muller A.M. // Chem. Rev. 2021. V. 121. № 13. P. 7568.
  21. Ростовщикова Т.Н., Смирнов В.В., Кожевин В.М., Явсин Д.А., Гуревич С.А. // Российские нанотехнологии. 2007. Т. 2. № 1–2. С. 47.
  22. Невская С.М., Николаев С.А., Носков Ю.Г., Ростовщикова Т.Н., Смирнов В.В., Гуревич С.А., Забелин М.А., Кожевин В.М., Третьяков П.А., Явсин Д.А., Васильков А.Ю. // Кинетика и катализ. 2006. Т. 47. № 4. С. 657.
  23. Nevskaya S.M., Nikolaev S.A., Noskov Yu.G., Rostovshchikova T.N., Smirnov V.V., Gurevich S.A., Zabelin M.A., Kozhevin V.M., Tret’yakov P.A., Yavsin D.A., Vasil’kov A.Yu // Kinet. Catal. 2006. V. 47. № 4. P. 638.
  24. Локтева Е.С., Ростовщикова Т.Н., Качевский С.А., Голубина Е.В., Смирнов В.В., Стахеев А.Ю., Телегина Н.С., Гуревич С.А., Кожевин В.М., Явсин Д.А. // Кинетика и катализ. 2008. Т. 49. № 5. С. 784.
  25. Lokteva E.S., Rostovshchikova T.N., Kachevskii S.A., Golubina E.V., Smirnov V.V., Stakheev A.Yu, Telegina N.S., Gurevich S.A., Kozhevin V.M., Yavsin D.A. // Kinet. Catal. 2008. V. 49. № 5. P. 748.
  26. Chepkasov I.V., Baidyshev V.S., Golubnichiy A.A., Zamulin I.S., Kvashnin A.G., Kozlov S.M. // Aggregate. 2022. V. 3. № 6. P. 273.
  27. Han X., Wu G., He D.Sh., Hong X. // Interd. Mater. 2024. V. 3. P. 480.
  28. Turnbull D. // Contemp. Phys. 1969. V. 10. P. 473.
  29. Zhong L., Wang J., Sheng H., Zhang Z. Mao S.X. // Nature. 2014. V. 5. P. 177. doi: 10.1038/nature13617
  30. Kim Y-W., Lin H-M., Kelly T.F. // Acta Metall. 1989. V. 37. P. 247.
  31. Pei Y., Zhou G., Luan N., Zong B., Qiao M., Tao F. // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. P. 8140.
  32. Cheng H., Yang N., Liu G., Ge Y., Huang J., Yun Q., Du Y., Sun C.J., Chen B., Liu J., Zhang H. // Adv Mater. 2020. V. 32. Art. 1902964.
  33. He D.S., Huang Y., Myers B.D., Isheim D., Fan X., Xia G.-J., Deng Y., Xie L., Han S., Qiu Y., Wang Y.-G., Luan J., Jiao Z., Huang L., Dravid V.P., He J. // Nano Res. 2022. V. 15. P. 5575.
  34. Pelegrina J.L., Gennari F.C., Condo A.M., Guillermet A.F. // J. Alloys Compd. 2016. V. 689 P. 161.
  35. Guo L., Zhou J., Liu F., Meng X., Ma Y., Hao F., Xiong Y., Fan Zh. // ACS Nano. 2024. V. 18. P. 9823.
  36. Cocke D.L. // J. Metals. 1986. V. 38. P. 70.
  37. Goldsmith B.R., Peters B., Johnson J.K., Gates B.C., Scott S.L. // ACS Catal. 2017. V. 7. P. 7543.
  38. Kang J., Li F., Xu Z., Chen X., Sun M., Li Y., Yang X., Guo L. // JACS Au. 2023. V. 3. P. 2660.
  39. Lokteva E.S., Peristyy A.A., Kavalerskaya N.E., Golubina E.V., Yashina L.V., Rostovshchikova T.N., Gurevich S.A., Kozhevin V.M., Yavsin D.A., Lunin V.V. // Pure Appl. Chem. 2012. V. 84. № 3. P. 495.
  40. Кавалерская Н.Е., Локтева Е.С., Ростовщикова Т.Н., Голубина Е.В., Маслаков К.И. // Кинетика и катализ. 2013. Т. 54. № 5. С. 631.
  41. Kavalerskaya N.E., Lokteva E.S., Rostovshchikova T.N., Golubina E.V., Maslakov K.I. // Kinet. Catal. 2013. V. 54. № 5. P. 597.
  42. Golubina E.V., Rostovshchikova T.N., Lokteva E.S., Maslakov K.I., Nikolaev S.A., Egorova T.B., Gurevich S.A., Kozhevin V.M., Yavsin D.A., Yermakov A.Ye. // Pure Appl. Chem. 2018. V. 90. P. 1685.
  43. Шмидт А.Ф., Курохтина А.А., Ларина Е.В., Лагода Н.А., Явсин Д.А., Гуревич С.А., Зеликман В.М., Кротова И.Н., Ростовщикова Т.Н., Тарханова И.Г. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 1. С. 39.
  44. Schmidt A.F., Kurokhtina A.A., Larina E.V., Lagoda N.A., Yavsin D.A., Gurevich S.A., Zelikman V.M., Krotova I.N., Rostovshchikova T.N., Tarkhanova I.G. // Kinet. Catal. 2023. V. 64. № 1. P. 32.
  45. Шмидт А.Ф., Курохтина А.А., Ларина Е.В., Лагода Н.А., Григорьева Т.А., Кротова И.Н., Маслаков К.И., Николаев С.А., Гуревич С.А., Явсин Д.А., Ростовщикова Т.Н. // Кинетика и катализ. 2024. Т. 65. № 3. С. 356.
  46. Bryzhin A., Golubina E., Maslakov K., Lokteva E., Tarkhanova I., Gurevich S., Yavsin D., Rostovshchikova T. // ChemCatChem. 2020. V. 12. № 17. P. 4396.
  47. Golubina E.V., Rostovshchikova T.N., Lokteva E.S., Maslakov K.I., Nikolaev S.A., Shilina M.I., Gurevich S.A., Kozhevin V.M., Yavsin D.A., Slavinskaya E.M. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 536. Art. 147656.
  48. Ростовщикова Т.Н., Николаев С.А., Кротова И.Н., Маслаков К.И., Удалова О.В., Гуревич С.А., Явсин Д.А., Шилина М.И. // Изв. АН. Сер. хим. 2022. № 6. С. 1179.
  49. Rostovshchikova T.N., Nikolaev S.A., Krotova I.N., Maslakov K.I., Udalova O.V., Gurevich S.A., Yavsin D.A., Shilina M.I. // Russ. Chem. Bull. 2022. V. 71. № 6. P. 1179.
  50. Ростовщикова Т.Н., Шилина М.И., Гуревич С.А., Явсин Д.А., Веселов Г.Б., Ведягин А.А. // Докл. РАН. Химия, науки о материалах. 2022. Т. 506. № 1. С. 48.
  51. Rostovshchikova T.N., Shilina M.I., Gurevich S.A., Yavsin D.A., Veselov G.B., Vedyagin A.A. // Dokl. Phys. Chem. 2022. V. 506. № 1. P. 123.
  52. Шилина М.И., Кротова И.Н., Максимов С.В., Маслаков К.И., Николаев С.А., Удалова О.В., Гуревич С.А., Явсин Д.А., Ростовщикова Т.Н. // Изв. АН. Сер. хим. 2023. Т. 72. № 7. С. 1518.
  53. Shilina M.I., Krotova I.N., Maksimov S.V., Maslakov K.I., Nikolaev S.A., Udalova O.V., Gurevich S.A., Yavsin D.A., Rostovshchikova T.N. // Russ. Chem. Bull. 2023. V. 72. № 7. P. 1518.
  54. Freund H.-J., Meijer G., Scheffler M., Schlőgl R., Wolf M. // Angew. Chem. Int. Ed. 2011. V. 50. № 43. P. 10064. doi: 10.1002/anie.201101378
  55. Neumann S., Gutmann T., Buntkowsky G., Paul S., Thiele. G., Sievers H., Baumer M., Kunz S. // J. Catal. 2019. V. 377. P. 662. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.07.049.
  56. Rostovshchikova T.N., Shilina M.I., Gurevich S.A., Yavsin D.A., Veselov G.B., Stoyanovskii V.O., Vedyagin A.A. // Materials. 2023. V. 16. № 9. P. 3501.
  57. Rostovshchikova T.N., Shilina M.I., Maslakov K.I., Gurevich S.A., Yavsin D.A., Veselov G.B., Stoyanovskii V.O., Vedyagin A.A. // Materials. 2023. V. 16. № 9. P. 4423.
  58. Shilina M., Krotova I., Nikolaev S., Gurevich S., Yavsin D., Udalova O., Rostovshchikova T. // Hydrogen. 2023. V. 4. № 1. P. 154.
  59. Кожевин В.М., Явсин Д.А., Ильюшенков Д.С., Ростовщикова Т.Н., Локтева Е.С., Гуревич С.А. / Синтез, строение и свойства металл/полупроводник содержащих наноструктурированных композитов. Под ред. Трахтенберга Л.И., Мельникова М.Я. Москва: Техносфера, 2016. С. 447.
  60. Lokteva E.S., Golubina E.V. // Pure Appl. Chem. 2019. V. 91. № 4. P. 609.
  61. Chen Y., Lin J., Li L., Pan X., Wang Xi., Zhang T. // Appl. Catal. B: Environ. 2021. V. 282. 119588.
  62. Deng J., Song W., Jing M., Yu T., Zhao Z., Xu C., Liu J. // Catal. Today. 2020. V. 339. P. 210.
  63. Zhao Z.-J., Li Z., Cui Y., Zhu H., Schneider W.F., Delgass W.N., Ribeiro F., Greeley J. // J. Catal. 2017. V. 345. P. 157.
  64. Nilsson J., Carlsson P.-A., Martin N.M., Adams E.C., Agostini G., Gronbeck H., Skoglundh M. // J. Catal. 2017. V. 356. P. 237.
  65. Allian A.D., Takanabe K., Fujdala K.L., Hao X., Truex T.J., Cai J., Buda C., Neurock M., Iglesia E. // J. Am. Chem. Soc. 2011. V. 133. № 12. P. 4498.
  66. Paz D.S., Damyanov S., Borges L.R., Santos J.B.O, Bueno J.M.C. // Appl. Catal. A: Gen. 2017. V. 548. P. 164.
  67. Kumar J., Deo G., Kunzru D. // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 41. P. 18494.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).