Влияние пористой структуры нанокремнеземов, декорированных оксидами кобальта и церия, на каталитическую активность в селективном окислении СО

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Два типа нанокремнеземов разной пористой структуры синтезированы и декорированы методом пропитки оксидами кобальта и церия. Использованы мезо-микропористые сферические частицы кремнезема с пониженной толщиной стенок наноканалов SiO2 с удельной поверхностью и объемом пор до 1400 м2/г и 0.8 см3/г и макропористые трехмерно-упорядоченные структуры на основе SiO2, так называемые, синтетические опалы, состоящие из плотноупакованных субмикронных сферических частиц кремнезема с соответствующими характеристиками пористости 11 м2/г и 0.2 см3/г. Полученные материалы охарактеризованы методами низкотемпературной адсорбции азота, рентгеновской дифракции, СЭМ, РФЭС и Фурье-ИК-спектроскопии и протестированы как катализаторы селективного окисления СО в избытке Н2 (СО-PROX). Установлено влияние кремнезема, соотношения вводимых оксидов и порядка их введения на структуру и каталитические свойства Со-Се/SiO2. Каталитическое поведение синтезированных материалов определяется спецификой взаимодействий оксидов металлов между собой и с поверхностью кремнеземов.

Об авторах

Т. Н. Ростовщикова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: rtn@kinet.chem.msu.ru
Россия, Москва

Д. А. Еуров

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Email: rtn@kinet.chem.msu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Д. А. Курдюков

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Email: rtn@kinet.chem.msu.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. В. Томкович

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Email: rtn@kinet.chem.msu.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. А. Яговкина

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Email: rtn@kinet.chem.msu.ru
Россия, Санкт-Петербург

И. А. Иванин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: rtn@kinet.chem.msu.ru
Россия, Москва

К. И. Маслаков

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: rtn@kinet.chem.msu.ru
Россия, Москва

О. В. Удалова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

Email: rtn@kinet.chem.msu.ru
Россия, Москва

М. И. Шилина

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: rtn@kinet.chem.msu.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Farrando-Perez J., Lopez C., Silvestre-Albero J., Gallego-Gómez F. // J. Phys. Chem. 2018. V. 122. P. 22008. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b07278
  2. Meletov K.P., Efimchenko V.S., Korotkova M.A. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.12.297
  3. Deepanjali Gautam K., Ullas A.V. // Mater. Today: Proc. 2023. V. 74. Part 4. P. 713. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.10.281
  4. Walcarius A., Mercier L. // J. Mater. Chem. 2010. V. 20. P. 4478–4511. https://doi.org/10.1039/B924316J
  5. Qiang T., Zhu R. // Sci. Total Environ. 2022. V. 819. P. 152929. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.152929
  6. He Q., Shi J. // Adv. Mater. 2014. V. 26. P. 91. https://doi.org/10.1002/adma.201303123
  7. Gisbert-Garzarán M., Lozano D., Matsumoto K. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. P. 9656–9666.
  8. Majeed S., Nawaz R., Rasheed T., Bilal M. Micro and nano technologies, nanomaterials for biocatalysis, Chapter 6 – Silica-based nanomaterials in biocatalysis, Elsevier, 2022. P. 171.
  9. Muñoz-Pina S., Amorós P., El Haskouri J. et al. // Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 1927. https://doi.org/10.3390/nano10101927
  10. Kumar A., Madden D.G., Lusi M. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2015. V. 54. P. 14372. https://doi.org/10.1002/anie.201506952
  11. Zhao D., Wan Y., Zhou W. Ordered Mesoporous Materials. Wiley, 2013. P. 523.
  12. Huirache-Acuña R., Nava R., Peza-Ledesma C.L. et al. // Materials. 2013. V. 6. P. 4139. https://doi.org/10.3390/ma6094139
  13. Verma P., Kuwahara Y., Mori K. et al. // Nanoscale. 2020. V. 12. P. 11333. https://doi.org/10.1039/D0NR00732C
  14. Ribeiro P.C., Kiminami R.H.G.A., Costa A.C.F.M. // Ceram. 2014. V. 40. P. 2035. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.07.115
  15. Xantini Z., Erasmus E. // Polyhedron. 2021. V. 193 P. 114769. https://doi.org/10.1016/j.poly.2020.114769
  16. Chong C.C., Cheng Y.W., Bahari M.B. et al. // Int. J. Hydrog. Energy. 2021. V. 46. P. 24687. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.01.086
  17. Liu Y., Wang Z., Zhao W. et al. // Chem. Eng. J. 2023. V. 455. P. 140622. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140622
  18. Jiang X., Tang X., Tang L. et al. // Ceram. 2019. V 45. P. 7673. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.01.067
  19. Еуров Д.А., Кириленко Д.А., Томкович М.В. и др. // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 12. С. 1404. https://doi.org/10.31857/S0002337X22120077
  20. Курдюков Д.А., Певцов А.Б., Смирнов А.Н. и др. // ФТТ. 2016. Т. 58. № 6. С. 1176. https://doi.org/10.1134/S1063783416060275
  21. Трофимова Е.Ю., Алексенский А.Е., Грудинкин С.А. и др. // Коллоид. журн. 2011. Т. 73. № 4. С. 535. https://doi.org/10.1134/S1061933X11040156
  22. Еуров Д.А., Кириленко Д.А., Томкович М.В. и др. // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 9. С. 954. https://doi.org/10.31857/S0002337X21090050
  23. Eurov D.A., Rostovshchikova T.N., Shilina M.I. et al. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 579. P. 152121. https://doi.org/0.1016/j.apsusc.2021.152121
  24. Freund H.-J., Meijer G., Scheffler M. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2011. V. 50. P. 10064. https://doi.org/10.1002/anie.201101378
  25. Royer S., Duprez D. // ChemCatChem. 2011. V. 3. № 1. P. 24. https://doi.org/10.1002/cctc.201000378
  26. Jing P., Gong X., Liu B., Zhang J. // Catal. Sci. Technol. 2020. № 10. P. 919. https://doi.org/10.1039/C9CY02073J
  27. Marino F., Descorme C., Duprez D. // Appl. Catal. B. 2005. V. 58. P. 175. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2004.12.008
  28. Arango-Diaz A., Cecilia J.A., Marrero-Jerez J. et al. // Ceram. 2016. V. 46. P. 7462. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.01.151
  29. Gawade P., Bayram B., Alexander A.-M.C., Ozkan U.S. // Appl. Catal. B. 2012. V. 128. P. 21. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.06.032
  30. Zhang L., Zhang L., Xu G. et al. // New J. Chem. 2017. V. 41. P. 13418. https://doi.org/10.1039/c7nj02542d
  31. Shilina M., Udalova O., Krotova I. et al. // ChemCatChem. 2020. V. 12. P. 2556. https://doi.org/10.1002/cctc.201902063
  32. Ivanin I.A., Krotova I.N., Udalova O.V. et al. // Kin. Cat. 2021. V. 62. P. 798. https://doi.org/10.1134/S0023158421060082
  33. Kaplin I.Y., Lokteva E.S., Maslakov K.I. et al. // Appl. Sur. Sci. 2022. V. 594. P. 153473. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.153473
  34. Тетерин Ю.А., Соболев А.В., Белик А.A. и др. // ЖЭТФ. 2019. Т. 155. № 6. С. 1061. https://doi.org/10.1134/S0044451019060105
  35. Medvedeva A., Makhonina E., Pechen L. et al. // Materials. 2022. V. 15. № 22. P. 8225. https://doi.org/10.3390/ma15228225
  36. Qiao L., Xiao H.Y., Meyer H.M. et al. // J. Mater. Chem. C. 2013. V. 1. № 31. P. 4628. https://doi.org/10.1039/C3TC30861H
  37. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. С. 310.
  38. Kurdyukov D.A., Chernova E.N., Russkikh Y.V. et al. // J. Chromatogr. A. 2017. V. 1513. P. 140. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2017.07.043
  39. Kurdyukov D.A., Eurov D.A., Kirilenko D.A. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2016. V. 223. P. 225. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2015.11.018
  40. Киселев А.В., Лыгин В.И. Инфракрасные спектры поверхностных соединений. М.: Наука, 1972. С. 459.
  41. Wang Y.-Z., Zhao Y.-X., Gao C.-G., Liu D.-S. // Catal. Lett. 2007. V. 116. P. 136. https://doi.org/10.1007/s10562-007-9099-4
  42. Tang C.-W., Wang C.-B., Chien S.-H. // Termochim. Acta. 2008. V. 473. № 1–2. P. 68. https://doi.org/10.1016/j.tca.2008.04.015
  43. Hou X.-D., Wang Y.-Z., Zhao Y.-X. // Catal. Lett. 2008. V. 123. P. 321. https://doi.org/10.1007/s10562-008-9426-4
  44. Lukashuk L., Föttinger K., Kolar E. et al. // J. Catal. 2016. V. 344. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2016.09.002
  45. Химия привитых поверхностных соединений / Под ред. Г.В. Лисичкина. М.: Физматлит, 2003. С. 49.
  46. Puskas I., Fleisch T.H., Hall J.B. et al. // J. Catal. 1992. V. 134. № 2. P. 615. https://doi.org/10.1016/0021-9517(92)90347-K
  47. Tiscornia I.S., Lacoste A.M., Gomez L.E. et al. // Int. J. Hydrog. Energy. 2020. V. 45. № 11. P. 6636. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.12.126

Дополнительные файлы


© Т.Н. Ростовщикова, Д.А. Еуров, Д.А. Курдюков, М.В. Томкович, М.А. Яговкина, И.А. Иванин, К.И. Маслаков, О.В. Удалова, М.И. Шилина, 2023