Перовскитные катализаторы для углекислотной конверсии метана. Краткий обзор
DOI:
https://doi.org/10.18321/cpc21(1)53-70Ключевые слова:
Углекислотная конверсия метана, перовскитные катализаторы, синтез-газ.Аннотация
В настоящем обзоре были проанализированы современные исследования влияния природы перовскитных каталитических систем на углекислотную конверсию метана (УКМ) и обсуждены возможные пути усовершенствования перовскитных катализаторов для производства синтез-газа из двух парниковых газов (CH4 и CO2). Установлено, что свойства и каталитическая активность перовскитных Ni, Fe, Co, La содержащих катализаторов варьируются в зависимости от используемого метода синтеза и присутствия промоторов, таких как ZrO2, CeO2, K2O и MgO. Показано, что наноструктурированные перовскитные катализаторы с дисперсными наночастицами металлов активной фазы обладают высокой реакционной способностью и устойчивы при повышенных температурах. Показано, что перовскиты LaNiO3 являются высокоэффективными катализаторами УКМ, а использование La2NiO4 в качестве прекурсора приводит к высокой каталитической активности. Перовскиты SrZrRuO3 показали высокую активность даже в экстремальных условиях высокой объемной скорости, что делает их перспективными катализаторами для УКМ. Различные катализаторы на основе перовскита демонстрируют высокие каталитические характеристики и стабильность в течение длительного времени без коксообразования. В целом из литературного обзора следует, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы оптимизировать физико-химические характеристики перовскитных катализаторов для УКМ. Катализаторы на основе перовскита потенциально могут сыграть значительную роль в сокращении выбросов парниковых газов – метана и углекислого газа.
Библиографические ссылки
(1) Graça I, González LV, Bacariza MC, Fernandes A, Henriques C, Lopes JM, Ribeiro MF (2014) Applied Catalysis B: Environmental 147:101-110. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2013.08.010
(2) Mikulčić H, Skov IR, Dominković DF, Wan Alwi SR, Manan ZA, Tan R, Duić N, Mohamad SNH, Wang X (2019) Renewable and Sustainable Energy Reviews 114:109338. https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.109338
(3) Tsiotsias AI, Charisiou ND, AlKhoori A, Gaber S, Sebastian V, Hinder SJ, Baker MA, Polychronopoulou K, Goula MA (2022) Journal of CO2 Utilization 61:102046. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2022.102046
(4) Muraza O, Galadima A (2015) Energy Research 39:1196-1216. https://doi.org/10.1002/er.3295
(5) Usman M, Wan Daud WMA, Abbas HF (2015) Renewable and Sustainable Energy Reviews 45:710-744. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.02.026
(6) Zhao H, Zhang W, Song H, Zhao J, Yang J, Yan L, Qiao B, Chou L (2022) Catalysis Today 402:189-201. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2022.03.038
(7) Ali S, Zagho MM, Al-Marri MJ, Arafat YI, Khader MM (2015) Proceedings of the 4th international gas processing symposium 111-116. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63461-0.50011-0
(8). Watthage SC, Song Z, Phillips AB, Heben MJ, (2018) Perovskite photovoltaics 43-88. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812915-9.00003-4
(9) Shi Z, Jayatissa AH (2018) Materials (Basel) 11:729. https://doi.org/10.3390/ma11050729
(10) Athayde DD, Souza DF, Silva AMA, Vasconcelos D, Nunes EHM, Diniz da Costa JC, Vasconcelos WL (2016) Ceramics International 42:6555-6571. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.01.130
(11) Wang Z, Ashok J, Pu Z, Kawi S (2017) Chemical Engineering Journal 315:315-323. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.01.015
(12) Hwang J, Rao RR, Giordano L, Katayama Y, Yu Y, Shao-Horn Y (2017) Science 358:751-756. https://doi.org/10.1126/science.aam7092
(13) Parravano G (1952) The Journal of Chemical Physics 20:342-343. https://doi.org/10.1063/1.1700412
(14) Maneerung T, Hidajat K, Kawi S (2017) International Journal of Hydrogen Energy 42:9840-9857. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.01.060
(15) Yeo TY, Ashok J, Kawi S (2019) Renewable and Sustainable Energy Reviews 100:52-70. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.10.016
(16) Rameshan C, Li H, Anic H, Roiaz M, Pramhaas V, Rameshan R, Blume R, Haevecker M, Knudsen J, Knop-Gericke A, Rupprechter G (2018) Journal of Physics Condensed Matter 30:264007. http://dx.doi.org/10.1088/1361-648X/aac6ff
(17) Aramouni NAK, Touma JG, Abu Tarboush B, Zeaiter J, Ahmad MN (2018) Renewable and Sustainable Energy Reviews 82:25702585. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.09.076
(18) Wittich K, Kramer M, Bottke N, Schunk SA (2020) ChemCatChem 12:2130-2147. https://doi.org/10.1002/cctc.201902142
(19) Batiot-Dupeyrat C, Gallego GAS, Mondragon F, Barrault J, Tatibouët J-M (2005) Catal. Today 107-108:474-480. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2005.07.014
(20) Gao XY, Jun LH, Hidajat K, Kawi S (2015) ChemCatChem 7:4188-4196. https://doi.org/10.3390/catal11081003
(21) Wang M, Zhao T, Dong X, Li M, Wang H (2018) Applied Catalysis B: Environmental 224:214-221. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.10.022
(22) Zhang G, Liu J, Xu Y, Sun Y (2018) Int J Hydrog Energy 0360-319943:15030-15054. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.06.091
(23) Gao XY, Hidajat K, Kawi S (2016) J CO2 Util 15:146-153. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2016.05.007
(24) Bhattar S, Abedin MA, Kanitkar S, Spivey JJ (2021) Catal Today 365:2-23. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.10.041
(25) Jang WJ, Shim JO, Kim HM, Yoo SY, Roh HS (2019) Catal Today 324:15-26. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.07.032
(26) Gao Y, Jiang J, Meng Y, Yan F, Aihemaiti A (2018) Energy Convers Manag 171:133-155. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.05.083
(27) Zhang P, Zhang Q, Liu J, Gao L (2018) J INORG MATER 33:1-2. https://doi.org/10.15541/jim20170585
(28) Gao XY, Wei TZ, Hidajat K, Kawi S (2017) Catal Today 281:250-258. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2016.07.013
(29) Paramanik L, Subudhi S, Parida KM (2022) Mater Res Bull 155:111965. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2022.111965
(30) Voorhoeve RJ, Johnson DW, Remeika JP, Gallagher PK (1977) Science 195:827. https://doi.org/10.1126/science.195.4281.827
(31) Cybulski А (2007) Ind Eng Chem Res 46:4007-4033. https://doi.org/10.1021/ie060906z
(32) Fedorovskiy AE, Drigo NA, Nazeeruddin MK (2020) Small Methods 4:1900426. https://doi.org/10.1002/smtd.201900426
(33) Zhu J, Thomas A (2009) Appl Catal B 92:225-233. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2009.08.008
(34) Sheshko TF, Kryuchkova TA, Yafarova LV, Borodina EM, Serov YM, Zverev IA, Cherednichenko AG (2022) Sustain Chem Pharm 30:100897. https://doi.org/10.1016/j.scp.2022.100897
(35) Gallego GS, Mondragón F, Barrault J, Tatibouët JM, Batiot-Dupeyrat C (2006) Appl Catal A-Gen 311:164-171. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2006.06.024
(36) Segal D (1991) Chemical Synthesis of Advanced Ceramic Materials, Cambridge University.
(37) Danks AE, Hall SR, Schnepp Z (2016), Mater Horizons 3:91-112. http://dx.doi.org/10.1039/C5MH00260E
(38) Abreu Jr. A, Zanetti SM, Oliveira MA, Thim GP (2005) J Eur Ceram Soc 25:743-748. http://dx.doi.org/10.1590/s1517-707620210002.1259
(39) Deganello F, Marcì G, Deganello G (2009) J Eur Ceram Soc 29:439-450. http://dx.doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2008.06.012
(40) Sutka A, Mezinskis G (2012) Front Mater Sci 6:128-141. http://dx.doi.org/10.1007/s11706-012-0167-3
(41) Gaikwad SP, Dhage SR, Potdar HS, Samuel V, Ravi V J Electroceramics 14:83-87. http://dx.doi.org/10.1007/s10832-005-6588-y
(42) Žužić A, Ressler A, Macan J (2022) Solid State Commun 341:114594. http://doi.org/10.1016/j.ssc.2021.114594
(43) Byrappa K, Yoshimura M (2013) Handbook of Hydrothermal Technology (second ed.).
(44) Gan YX, Jayatissa AH, Yu Z, Chen X, Li M (2022) J Nanomater 1:8917013. http://dx.doi.org/10.1155/2020/8917013
(45) Soleymani M, Edrissi M (2016) Bull Mater Sci 39:487-490. http://dx.doi.org/10.1007/s12034-016-1164-4
(46) Wang C, Wang Y, Chen M, Liang D, Yang Z, Cheng W, Tang Z, Wang J, Zhang H (2021) Int J Hydrog Energy 46:5852-5874. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.10.240
(47) Grabchenko M, Pantaleo G, Puleo F, Kharlamova TS, Zaikovskii VI, Vodyankina O, Liotta LF (2021) Catal Today 382:71-81. http://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2021.07.012
(48) Zhang Z, Verykios XE, MacDonald SM, Affrossman S (1996) J Phys Chem C 100:744-754. https://doi.org/10.1021/JP951809E
(49) Provendier CP, Estournes C, Kiennemann A (1996) Stud Surf Sci Catal 119:741-746. https://doi.org/10.1016/S0167-2991(98)80520-X
(50) Pereñiguez R, Gonzalez-delaCruz VM, Caballero A, Holgado JP (2012) Appl Catal B 123-124:324-332. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.04.044
(51) Pereñíguez R, González-Dela Cruz VM, Holgado LP, Caballero A (2010) Appl Catal B 93:346-353. http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2009.09.040
(52) Chawl SK, George M, Patel F, Patel S (2013) Procedia Engineering 51:461-466. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.01.065
(53) Chai Y, Fu Y, Feng H, Kong W, Yuan C, Pan B, Zhang J, Sun Y (2018) ChemCatChem 10(9). http://dx.doi.org/10.1002/cctc.201701483
(54) Du Z, Petru C, Yang X, Chen F, Fang S, Pan F, Gang Y, Zhou HC, Hu YH, Li Y (2023) J CO2 Util 67:102317. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2022.102317
(55) Bertoldi J, Roseno KT, Schmal M, Lage VD, Lenzi GL, Brackmann R (2022) Int J Hydrog Energy 47:31279-31294. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.07.053
(56) Qi R, Jin R, An L, Bai X, Wang Zh (2022) Catal Commun 163:106419. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2022.106419
(57) Caprariis B, Filippis P, Palma V, Petrullo A, Ricca A, Ruocco A, Scarsella M (2016) Appl Catal A-Gen 517:47-55. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2016.02.029
(58) Ruocco C, Caprariis B, Palma V, Petrullo A, Ricca A, Scarsella M, De Filippis P (2019) J CO2 Util. 30:222-231. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcou.2019.02.009
(59) Gurav HR, Bobade R, Das VL, Chilukuri S (2012) Indian J Chem A 51(9):1339-1347. https://www.researchgate.net/project/Dry-reforming
(60) Nakamura T, Petzow G, Gauckler LJ (1979) Mater Res Bull https://www.researchgate.net/project/Solid-Oxide-Fuel-Cell-5
(61) Choudhary VR, Mondal KC, Mamman AS, Joshi UA (2005) Catal Letters 100:271-276. http://doi.org/10.1007/s10562-004-3467-0
(62) Osazuwa OU, Setiabudi HD, Rasid RA, Cheng CK (2017J Nat Gas Sci Eng 37:435-448. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.11.060
(63) Oh JH, Kwon BW, Cho J, Lee CH, Kim MK, Choi SH, Yoon SP, Han J, Nam SW, Kim JY, Jang SS, Lee KB, Ham HC (2019) Ind Eng Chem Res 58:6385-6393. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b05337
(64) Wang H., Dai H (2023) Fuel 340:127457. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.12745
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
