Влияние стехиометрии и способа синтеза порошкообразного прекурсора Cu–Fe–Al на стабильность и активность керамометаллов CuFeAlO/CuFeAl в реакции среднетемпературной паровой конверсии СО

Керамометаллические катализаторы CuFeAlO/CuFeAl, полученные из различных порошкообразных прекурсоров Cu–Fe–Al, отличающихся стехиометрией и способом приготовления, охарактеризованы физико-химическими методами и исследованы в реакции паровой конверсии СО (СО + + Н₂О ⇌ СО₂ + Н₂). Катализаторы представляют собой единый пористый композит, в котором металлические частицы покрыты оксидной оболочкой. Показано, что наиболее стабилен образец со стехиометрией Cu : Fe : Al = 45 : 22 : 33 ат. %, синтезированный из порошкообразного прекурсора в две стадии. На первой стадии проводили механохимическое сплавление порошков железа и меди, а на второй – механохимическую обработку полученного продукта, смешанного с алюминием. Это позволило обеспечить более равномерное распределение компонентов в прекурсоре. Методами рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследованы образцы керамометаллических катализаторов до и после реакции при 400°С. Выявлено, что наиболее активные при 350°С катализаторы имеют после обработки в восстановительной среде восстановленные центры Cu¹⁺ и Fe³⁺. Наименее активные катализаторы восстанавливаются полностью до Cu⁰ и частично до Fe⁰. Обнаружено что активность в области температур 330–400°С определяется не только железными, но и медными активными центрами на поверхности катализаторов или их совместным действием. Двухстадийная мехактивация, по-видимому, приводит к более глубокому химическому взаимодействию компонентов – Fe и Cu, что обеспечивает более высокую активность бесхромовых CuFeAl керамометаллических катализаторов.