Нанесенные на диоксид церия платиновые катализаторы паровой конверсии СО: состав, структура, механизм реакции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Паровая конверсия СО является промышленно важной реакцией, включенной в технологическую цепочку получения чистого водорода из метана или другого углеводородного сырья. Актуальность процесса возросла с появлением топливных элементов, для питания которых нужен водород высокой чистоты. Необходимость развития водородной инфраструктуры и, вместе с тем, сложности с транспортировкой этого газа стимулировали поиски катализаторов, удобных и эффективных в процессах получения и очистки водорода в компактных мобильных установках. В случае паровой конверсии СО в качестве возможных вариантов рассматривают катализаторы на основе благородных металлов. В статье представлен обзор работ, посвященных платиновым катализаторам, нанесенным на диоксид церия и его допированные формы, для реакции паровой конверсии СО. Рассмотрено влияние состава оксидного носителя на каталитические свойства таких систем, приведены варианты механизма реакции и структуры активных центров, обобщены результаты исследований биметаллических Pt-содержащих и структурированных катализаторов.

Об авторах

А. М. Горлова

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Email: gorlova@catalysis.ru
просп. Акад. Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090 Россия

Д. И. Потемкин

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

просп. Акад. Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090 Россия

Список литературы

  1. Evro S., Oni B.A., Tomomewo O.S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 78. P. 1449.
  2. Kamran M., Turzyński M. // J. Energy Storage. 2024. V. 96. Art. 112601.
  3. Mitrofanov S.V., Kiryanova N.G., Gorlova A.M. // Energies. 2021. V. 14. № 18. Art. 5946.
  4. Sadeq A.M., Homod R.Z., Hussein A.K., Togun H., Mahmoodi A., Isleem H.F., Patil A.R., Moghaddam A.H. // Sci. Total Environ. 2024. V. 939. Art. 173622.
  5. Park E.D., Lee D., Lee H.C. // Catal. Today. 2009. V. 139. № 4. P. 280.
  6. Kourougianni F., Arsalis A., Olympios A.V., Yiasoumas G., Konstantinou C., Papanastasiou P., Georghiou G.E. // Renew. Energy. 2024. V. 231. Art. 120911.
  7. Singh K., Verma T.N., Dwivedi G., Shukla A.K. // Process Saf. Environ. Prot. 2024. V. 190. P. 1067.
  8. Le Valley T.L., Richard A.R., Fan M. // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. № 30. P. 16983.
  9. AlHumaidan F.S., Absi Halabi M., Rana M.S., Vinoba M. // Energy Convers. Manag. 2023. V. 283. Art. 116840.
  10. Rouwenhorst K.H.R., Engelmann Y., Van ‘T Veer K., Postma R.S., Bogaerts A., Lefferts L. // Green Chem. 2020. V. 22. № 19. P. 6258.
  11. Ratnasamy C., Wagner J. // Catal. Rev. Sci. Eng. 2009. V. 51. № 3. P. 325.
  12. Baraj E., Ciahotný K., Hlinčík T. // Fuel. 2021. V. 288. Art. 119817.
  13. Pal D.B., Chand R., Upadhyay S.N., Mishra P.K. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2018. V. 93. P. 549.
  14. Burns D.T., Piccardi G., Sabbatini L. // Microchimica Acta. 2008. V. 160. № 1–2. P. 57.
  15. Reddy G.K., Smirniotis P.G. Introduction About WGS Reaction / Water Gas Shift Reaction: Research Developments and Applications. Elsevier B.V., 2015. P. 1.
  16. Shilov V., Potemkin D., Rogozhnikov V., Snytnikov P. // Materials. 2023. V. 16. № 2. Art. 599.
  17. Lee Y.L., Kim K.J., Hong G.R., Roh H.S. // Chem. Eng. J. 2023. V. 458. Art. 141422.
  18. Печенкин А.А., Бадмаев С.Д., Беляев В.Д., Паукштис Е.А., Стонкус О.А., Собянин В.А. // Кинетика и катализ. 2017. Т. 58. № 5. С. 589.
  19. Zhang H., Sun Z., Hu Y.H. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2021. V. 149. Art. 111330.
  20. Rönsch S., Schneider J., Matthischke S., Schlüter M., Götz M., Lefebvre J., Prabhakaran P., Bajohr S. // Fuel. 2016. V. 166. P. 276.
  21. Reddy G.K., Smirniotis P.G. Low-Temperature WGS Reaction / Water Gas Shift Reaction: Research Developments and Applications. Elsevier B.V., 2015. P. 47.
  22. Баронская Н.А., Минюкова Т.П., Хасин А.А., Юрьева Т.М., Пармон В.Н. // Успехи химии. 2010. Т. 79. № 11. С. 1112.
  23. Navarro R.M., Peña M.A., Fierro J.L.G. // Chem. Rev. 2007. V. 107. № 10. P. 3952.
  24. Xue E., O’Keeffe M., Ross J.R.H. // Catal. Today. 1996. V. 30. № 1–3. P. 107.
  25. Chen W.H., Chen C.Y. // Appl. Energy. 2020. V. 258. Art. 114078.
  26. Devaiah D., Reddy L.H., Park S.E., Reddy B.M. // Catal. Rev. Sci. Eng. 2018. V. 60. № 2. P. 177.
  27. Rodriguez J.A., Grinter D.C., Liu Z., Palomino R.M., Senanayake S.D. // Chem. Soc. Rev. 2017. V. 46. № 7. P. 1824.
  28. Salaev M.A., Salaeva A.A., Kharlamova T.S., Mamontov G.V. // Appl. Catal. B: Environ. 2021. V. 295. Art. 120286.
  29. Kim Y.T., Park E.D., Lee H.C., Lee D., Lee K.H. // Appl. Catal. B: Environ. 2009. V. 90. № 1. P. 45.
  30. Panagiotopoulou P., Kondarides D.I. // Catal. Today. 2006. V. 112. № 1. P. 49.
  31. Panagiotopoulou P., Kondarides D.I. // J. Catal. 2004. V. 225. № 2. P. 327.
  32. Горлова А.М., Симонов П.А., Стонкус О.А., Пахарукова В.П., Снытников П.В., Потемкин Д.И. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 6. С. 773.
  33. Mendelovici L., Steinberg M. // J. Catal. 1985. V. 96. № 1. P. 285.
  34. Palma V., Ruocco C., Cortese M., Renda S., Meloni E., Festa G., Martino M. // Metals (Basel). 2020. V. 10. № 7. P. 1.
  35. Jacobs G., Chenu E., Patterson P.M., Williams L., Sparks D., Thomas G., Davis B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2004. V. 258. № 2. P. 203.
  36. Jacobs G., Williams L., Graham U., Thomas G.A., Sparks D.E., Davis B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 252. № 1. P. 107.
  37. Reddy G.K., Smirniotis P.G. Mechanism and Kinetics of the WGS Reaction / Water Gas Shift Reaction: Research Developments and Applications. Elsevier B.V., 2015. P. 225.
  38. Shido T., Iwasawa Y. // J. Catal. 1992. V. 136. № 2. P. 493.
  39. Azzam K.G., Babich I.V., Seshan K., Lefferts L. // J. Catal. 2007. V. 251. № 1. P. 153.
  40. Vignatti C.I., Avila M.S., Apesteguía C.R., Garetto T.F. // Catal. Today. 2011. V. 171. № 1. P. 297.
  41. Vecchietti J., Bonivardi A., Xu W., Stacchiola D., Delgado J.J., Calatayud M., Collins S.E. // ACS Catal. 2014. V. 4. № 6. P. 2088.
  42. Kalamaras C.M., Dionysiou D.D., Efstathiou A.M. // ACS Catal. 2012. V. 2. № 12. P. 2729.
  43. Kalamaras C.M., Americanou S., Efstathiou A.M. // J. Catal. 2011. V. 279. № 2. P. 287.
  44. Bunluesin T., Gorte R.J., Graham G.W. // Appl. Catal. B: Environ. 1998. V. 15. № 1–2. P. 107.
  45. Germani G., Schuurman Y. // AlChE Journal. 2006. V. 52. № 5. P. 1806.
  46. Kalamaras C.M., Petallidou K.C., Efstathiou A.M. // Appl. Catal. B: Envirob. 2013. V. 136–137. P. 225.
  47. Aranifard S., Ammal S.C., Heyden A. // J. Catal. 2014. V. 309. P. 314.
  48. Ammal S.C., Heyden A. // ACS Catal. 2019. V. 9. № 9. P. 7721.
  49. Fu Q., Saltsburg H., Flytzani-Stephanopoulos M. // Science. 2003. V. 301. № 5635. P. 935.
  50. Mei Z., Li Y., Fan M., Zhao L., Zhao J. // Chem. Eng. J. 2015. V. 259. P. 293.
  51. Boronin A.I., Slavinskaya E.M., Figueroba A., Stadnichenko A.I., Kardash T.Y., Stonkus O.A., Fedorova E.A., Muravev V.V., Svetlichnyi V.A., Bruix A., Neyman K.M. // Appl. Catal. B: Environ. 2021. V. 286. Art. 119931.
  52. Gorlova A.M., Panafidin M.A., Shilov V.A., Pakharukova V.P., Snytnikov P.V., Potemkin D.I. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 32. P. 12015.
  53. Yuan K., Guo Y., Lin Q.L., Huang L., Ren J.T., Liu H.C., Yan C.H., Zhang Y.W. // J. Catal. 2021. V. 394. P. 121.
  54. Li Y., Kottwitz M., Vincent J.L., Enright M.J., Liu Z., Zhang L., Huang J., Senanayake S.D., Yang W.C.D., Crozier P.A., Nuzzo R.G., Frenkel A.I. // Nat. Commun. 2021. V. 12. № 1. P. 1.
  55. Petallidou K.C., Kalamaras C.M., Efstathiou A.M. // Catal. Today. 2014. V. 228. P. 183.
  56. Ricote S., Jacobs G., Milling M., Ji Y., Patterson P.M., Davis B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2006. V. 303. № 1. P. 35.
  57. Liu X., Ruettinger W., Xu X., Farrauto R. // Appl. Catal. B: Environ. 2005. V. 56. № 1–2. P. 69.
  58. Fu Q., Deng W., Saltsburg H., Flytzani-Stephanopoulos M. // Appl. Catal. B: Environ. 2005. V. 56. № 1–2. P. 57.
  59. Duarte de Farias A.M., Nguyen-Thanh D., Fraga M.A. // Appl. Catal. B: Environ. 2010. V. 93. № 3–4. P. 250.
  60. Panagiotopoulou P., Papavasiliou J., Avgouropoulos G., Ioannides T., Kondarides D.I. // Chem. Eng. J. 2007. V. 134. № 1–3. P. 16.
  61. Горлова А.М., Пахарукова В.П., Стонкус О.А., Рогожников В.Н., Гладкий А.Ю., Снытников П.В., Потемкин Д.И. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 4. С. 447.
  62. Lee K., Knoblauch N., Agrafiotis C., Pein M., Roeb M., Sattler C. // Open Ceramics. 2022. V. 10. Art. 100269.
  63. Yuan K., Sun X.C., Yin H.J., Zhou L., Liu H.C., Yan C.H., Zhang Y.W. // J. Energy Chem. 2022. V. 67. P. 241.
  64. Li S., Deng J., Wang J., Chen Y., Li Y. // J. Rare Earths. 2023. V. 41. I. 12. P. 1969.
  65. Sartoretti E., Novara C., Chiodoni A., Giorgis F., Piumetti M., Bensaid S., Russo N., Fino D. // Catal. Today. 2022. V. 390–391. P. 117.
  66. Andreeva D., Idakiev V., Tabakova T., Ilieva L., Falaras P., Bourlinos A., Travlos A. // Catal. Today. 2002. V. 72. № 1–2. P. 51.
  67. Tabakova T., Ilieva L., Ivanov I., Manzoli M., Zanella R., Petrova P., Kaszkur Z. // J. Rare Earths. 2019. V. 37. № 4. P. 383.
  68. Andreeva D., Ivanov I., Ilieva L., Abrashev M.V., Zanella R., Sobczak J.W., Lisowski W., Kantcheva M., Avdeev G., Petrov K. // Appl. Catal. A: Gen. 2009. V. 357. № 2. P. 159.
  69. Kaur T., Singh K., Kolte J. // Mater. Today Proc. 2023. V. 80. № 2. P. 937.
  70. Chanapattharapol K.C., Krachuamram S., Kidkhunthod P., Poo-arporn Y. // Solid State Sci. 2020. V. 99. Art. 106066.
  71. Ballauri S., Sartoretti E., Hu M., D’Agostino C., Ge Z., Wu L., Novara C., Giorgis F., Piumetti M., Fino D., Russo N., Bensaid S. // Appl. Catal. B: Environ. 2023. V. 320. Art. 121898.
  72. Shi J., Li H., Genest A., Zhao W., Qi P., Wang T., Rupprechter G. // Appl. Catal. B: Environ. 2022. V. 301. Art. 120789.
  73. Poggio-Fraccari E., Mariño F., Laborde M., Baronetti G. // Appl. Catal. A: Gen. 2013. V. 460–461. № 3. P. 15.
  74. González-Castaño M., Ivanova S., Centeno M.A., Ioanides T., Arellano-García H., Odriozola J.A. // Int. J. Energy Res. 2021. V. 45. № 9. P. 13978.
  75. Gupta A., Hegde M.S. // Appl. Catal. B: Environ. 2010. V. 99. № 1–2. P. 279.
  76. Mamontov E., Egami T., Brezny R., Koranne M., Tyagi S. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. № 47. P. 11110.
  77. Li J., Liu X., Zhan W., Guo Y., Guo Y., Lu G. // Catal. Sci. Technol. 2016. V. 6. № 3. P. 897.
  78. Song L., Zhu L., Li L. // Crystals (Basel). 2018. V. 8. № 7. Art. 261.
  79. Deshpande P.A., Hegde M.S., Madras G. // Appl. Catal. B: Environ. 2010. Vol. 96. № 1–2. P. 83–93.
  80. Choung S.Y., Ferrandon M., Krause T. // Catal. Today. 2005. V. 99. № 3. P. 257.
  81. Radhakrishnan R., Willigan R.R., Dardas Z., Vanderspurt T.H. // Appl. Catal. B: Environ. 2006. V. 66. № 1–2. P. 23.
  82. Konishcheva M.V., Potemkin D.I., Snytnikov P.V., Stonkus O.A., Belyaev V.D., Sobyanin V.A. // Appl. Catal. B: Environ. 2018. V. 221. P. 413.
  83. Palma V., Martino M., Pisano D., Ciambelli P. // Chem. Eng. Trans. 2016. V. 52. P. 481.
  84. Gorlova A.M., Rogozhnikov V.N., Pechenkin A.A., Nikulina I.E., Potemkin D.I. // Nanobiotechnol. Rep. 2023. Vol. 18. № Suppl. 2. P. S279.
  85. Palma V., Ruocco C., Cortese M., Martino M. // Catalysts. 2019. V. 9. № 12. P. 1.
  86. Konishcheva M.V., Svintsitskiy D.A., Potemkin D.I., Rogozhnikov V.N., Sobyanin V.A., Snytnikov P.V. // ChemistrySelect. 2020. V. 5. № 3. P. 1228.
  87. Wheeler C., Jhalani A., Klein E.J., Tummala S., Schmidt L.D. // J. Catal. 2004. V. 223. № 1. P. 191.
  88. Palma V., Pisano D., Martino M. // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. № 26. P. 11745.
  89. García-Moncada N., Groppi G., Beretta A., Romero-Sarria F., Odriozola J.A. // Catalysts. 2018. V. 8. № 12. P. 594.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».