Nickel Based Ni–Ce 1– x  Zr  x  O 2  Catalysts Prepared by Pechini Method for CO 2  Methanation

V. P. Pakharukova; Пахарукова В. П.; O. A. Stonkus; Стонкус О. А.; N. A. Kharchenko; Харченко Н. А.; V. N. Rogozhnikov; Рогожников В. Н.; Yu. A. Chesalov; Чесалов Ю. А.; A. M. Gorlova; Горлова А. М.; A. A. Saraev; Сараев А. А.; D. I. Potemkin; Потемкин Д. И.

doi:10.31857/S0453881123050064

Никельсодержащие катализаторы Ni–Ce_1–xZr_xO₂ для процесса метанирования CO₂, приготовленные методом пекини

Авторы: Пахарукова В.П.¹^,2, Стонкус О.А.¹, Харченко Н.А.¹^,2, Рогожников В.Н.¹, Чесалов Ю.А.¹, Горлова А.М.¹^,2, Сараев А.А.¹, Потемкин Д.И.¹^,2
Учреждения:
1. ФГБУН ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
2. ФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Выпуск: Том 64, № 5 (2023)
Страницы: 648-660
Раздел: СТАТЬИ
URL: https://journals.rcsi.science/0453-8811/article/view/140954
DOI: https://doi.org/10.31857/S0453881123050064
EDN: https://elibrary.ru/NBGITO
ID: 140954

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Методом Пекини приготовлены никельсодержащие катализаторы Ni–Ce_{1 –} _xZr_xO₂ и изучены их каталитические свойства в отношении реакции метанирования СO₂. Показано, что катализаторы проявляют высокую каталитическую активность, сопоставимую с активностью промышленного катализатора метанирования НИАП-07-05. Образцы катализаторов охарактеризованы с использованием комплекса рентгенографических методов исследования с проведением экспериментов на синхротронном излучении, методов электронной микроскопии высокого разрешения, спектроскопии комбинационного рассеяния, а также рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Показано, что способ приготовления позволяет достигать высокой дисперсности никельсодержащих частиц, формирующихся при распаде получаемого в ходе синтеза твердого раствора замещения Ni–Ce–Zr–O. Однако из-за эффекта декорирования поверхность никельсодержащих частиц плохо доступна для реагентов. По этой причине катализаторы Ni–Ce_{1 –} _xZr_xO₂, полученные методом Пекини, уступают по активности нанесенным катализаторам Ni/Ce_{1 –} _xZr_xO₂².

Ключевые слова

метанирование CO₂, никельсодержащий катализатор, оксид церия-циркония, анализ распределения атомных пар, электронная микроскопия, синхротронное излучение

Список литературы

Bailera M., Lisbona P., Romeo L.M., Espatolero S. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2017. V. 69. P. 292.
Rönsch S., Schneider J., Matthischke S., Schlüter M., Götz M., Lefebvre J., Prabhakaran P., Bajohr S. // Fuel. 2016. V. 166. P. 276.
Hidalgo D., Martín-Marroquín J.M. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2020. V 132. P. 110057.
Wang W., Wang S., Ma X., Gong J. // Chem. Soc. Rev. 2011. V. 40. № 7. P. 3703.
Ashok J., Pati S., Hongmanorom P., Tianxi Z., Junmei C., Kawi S. // Catal. Today. 2020. V. 356. P. 471.
Fan W.K., Tahir M. // J. Environ. Chem. Eng. 2021. V. 9. № 4. P. 105460.
Lee W.J., Li C., Prajitno H., Yoo J., Patel J., Yang Y., Lim S. // Catal. Today. 2021. V. 368. P. 2.
Ли Ч., Бянь Л., Чжу Ц., Ван В. // Кинетика и катализ. 2014. V. 55. № 2. P. 226. (Li Z., Bian L., Zhu Q., Wang W. // Kinet. Catal. 2014. V. 55. № 2. P. 217.)
Le T.A., Kim M.S., Lee S.H., Kim T.W., Park E.D. // Catal. Today. 2017. V. 293–294. P. 89.
Tada S., Shimizu T., Kameyama H., Haneda T., Kikuchi R. // Int. J. Hydrogen Energy. 2012. V. 37. № 7. P. 5527.
Nematollahi B., Rezaei M., Lay E.N. // J. Rare Earths. 2015. V. 33. № 6. P. 619.
Konishcheva M.V., Potemkin D.I., Badmaev S.D., Snytnikov P.V., Paukshtis E.A., Sobyanin V.A., Parmon V.N. // Top. Catal. 2016. V. 59. № 15–16. P. 1424.
Konishcheva M.V., Potemkin D.I., Snytnikov P.V., Sobyanin V.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 20. P. 9978.
Ли Ч., Ли. Б., Ли Ч. // Кинетика и катализ. 2015. V 56. № 3. P. 326. (Li Z., Li B., Li Z., Rong X. // Kinet. Catal. 2015. V. 56. № 3. P. 329.)
Pan Q., Peng J., Sun T., Gao D., Wang S., Wang S. // Fuel Process. Technol. 2014. V. 123. P. 166.
Pakharukova V.P., Potemkin D.I., Stonkus O.A., Kharchenko N.A., Saraev A.A., Gorlova A.M. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. № 37. P. 20538.
Martin N.M., Velin P., Skoglundh M., Bauer M., Carlsson P.-A. // Catal. Sci. Technol. 2017. V. 7. № 5. P. 1086.
Rombi E., Cutrufello M.G., Atzori L., Monaci R., Ardu A., Gazzoli D., Deiana P., Ferino I. // Appl. Catal. A: Gen. 2016. V. 515. P. 144.
Znak L., Stołecki K., Zieliński J. // Catal. Today. 2005. V. 101. № 2. P. 65.
Ashok J., Ang M.L., Kawi S. // Catal. Today. 2017. V. 281. P. 304.
Atzori L., Cutrufello M.G., Meloni D., Onida B., Gazzoli D., Ardu A., Monaci R., Sini M.F., Rombi E. // Front. Chem. Sci. Eng. 2021. V. 15. № 2. P. 251.
Nematollahi B., Rezaei M., Lay E.N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. № 27. P. 8539.
Shan W. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 24. № 1. P. 1.
Bendieb Aberkane A., Yeste M.P., Djazi F., Cauqui M.A. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 15. P. 2627.
Nie W., Zou X., Chen C., Wang X., Ding W., Lu X. // Catalysts. 2017. V. 7. № 12. P. 104.
Пахарукова В.П., Стонкус О.А., Харченко Н.А., Рогожников В.Н., Горлова А.М., Потемкин Д.И. // Журнал структурной химии. 2022. Т. 63. № 9. 97829:1–11. (Pakharukova V.P., Stonkus O.A., Kharchenko N.A., Rogozhnikov V.N., Gorlova A.M., Potemkin D.I. // J. Struct. Chem. 2022. V. 63. № 9. P. 1424.)
Pakharukova V.P., Potemkin D.I., Rogozhnikov V.N., Stonkus O.A., Gorlova A.M., Nikitina N.A., Suprun E.A., Brayko A.S. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 18. P. 3207.
Шмаков А.Н., Мытниченко С.В., Цыбуля С.В., Соловьева Л.П., Толочко Б.П. // Журн. структурной химии. 1994. Т. 35. № 2. С. 85. (Shmakov A.N., Mytnichenko S.V., Tsybulya S.V., Solovyeva L.P., Tolochko B.P. // J. Struct. Chem. 1994. V. 35. № 2. P. 224.)
Piminov P.A., Baranov G.N., Bogomyagkov A.V., Berkaev D.E., Borin V.M., Dorokhov V.L., Karnaev S.E., Kiselev V.A., Levichev E.B., Meshkov O.I., Mishnev S.I., Nikitin S.A., Nikolaev I.B., Sinyatkin S.V., Vobly P.D., Zolotarev K.V., Zhuravlev A.N. // Phys. Procedia. 2016. V. 84. P. 19.
Qiu X., Thompson J.W., Billinge S.J.L. // J. Appl. Crystallogr. 2004. V. 37. № 4. P. 678.
Egami T., Billinge S.J.L. Underneath the Bragg Peaks: Structural analysis of complex materials. Pergamon: New York, 2012.
Farrow C.L., Juhas P., Liu J.W., Bryndin D., Božin E.S., Bloch J., Proffen T., Billinge S.J.L. // J. Phys. Condens. Matter. 2007. V. 19. № 33. P. 335219.
Inorganic Crystal Structure Database (ICSD-for-WWW), Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe, Germany, 2007.
Scofield J.H. // J. Electron Spectros. Relat. Phenomena. 1976. V. 8. № 2. P. 129.
Fairley N. www.casaxps.com
Hernández-Alonso M.D., Belén Hungría A., Martínez-Arias A., Coronado J.M., Carlos Conesa J., Soria J., Fernández-García M. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. V. 6. № 13. P. 3524.
McBride J.R., Hass K.C., Poindexter B.D., Weber W.H. // J. Appl. Phys. 1994. V. 76. № 4. P. 2435.
Lin S., Hao Z., Shen J., Chang X., Huang S., Li M., Ma X. // J. Energy Chem. 2021. V. 59. P. 334.
Zou W., Ge C., Lu M., Wu S., Wang Y., Sun J., Pu Y., Tang C., Gao F., Dong L. // RSC Adv. 2015. V. 5. № 119. P. 98335.
Alders D., Voogt F.C., Hibma T., Sawatzky G.A. // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. № 11. P. 7716.
Van Veenendaal M.A., Sawatzky G.A. // Phys. Rev. Lett. 1993. V. 70. № 16. P. 2459.
Carley A.F., Jackson S.D., O’Shea J.N., Roberts M.W. // Surf. Sci. 1999. V. 440. № 3. P. L868.
Kaichev V.V., Teschner D., Saraev A.A., Kosolobov S.S., Gladky A.Y., Prosvirin I.P., Rudina N.A., Ayupov A.B., Blume R., Hävecker M., Knop-Gericke A., Schlögl R., Latyshev A.V., Bukhtiyarov V.I. // J. Catal. 2016. V. 334. P. 23.
Lorenz P., Finster J., Wendt G., Salyn J.V., Žumadilov E.K., Nefedov V.I. // J. Electron Spectros. Relat. Phenomena. 1979. V. 16. № 3. P. 267.
Bulavchenko O.A., Vinokurov Z.S., Afonasenko T.N., Tsyrul’nikov P.G., Tsybulya S.V., Saraev A.A., Kaichev V.V. // Dalt. Trans. 2015. V. 44. № 35. P. 15499.
Tsunekawa S., Asami K., Ito S., Yashima M., Sugimoto T. // Appl. Surf. Sci. 2005. V. 252. № 5. P. 1651.
Jeon T.S., White J.M., Kwong D.L. // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. № 3. P. 368.
Borchert H., Frolova Y.V., Kaichev V.V., Prosvirin I.P., Alikina G.M., Lukashevich A.I., Zaikovskii V.I., Moroz E.M., Trukhan S.N., Ivanov V.P., Paukshtis E.A., Bukhtiyarov V.I., Sadykov V.A. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. № 12. P. 5728.
Christou S.Y., Álvarez-Galván M.C., Fierro J.L.G., Efstathiou A.M. // Appl. Catal. B: Environ. 2011. V. 106. № 1–2. P. 103.