Физико-химические характеристики и активность модифицированных никелем кобальт-железосодержащих катализаторов в реакции углекислотной конверсии метана

Авторы

  • Л.К. Мылтыкбаева Казахский национальный университет им. аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
  • К.Д. Досумов Казахский национальный университет им. аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
  • Г.Е. Ергазиева Казахский национальный университет им. аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан

DOI:

https://doi.org/10.18321/cpc22(3)187-196

Ключевые слова:

парниковый газ, метан, диоксид углерода, оксидные катализаторы, углекислотная конверсия метана

Аннотация

В процессе углекислотной конверсии метана исследована активность низкопроцентных катализаторов на основе оксидов кобальта и железа и их модификации оксидом никеля. Установлено, что введение оксида никеля в состав Fe2O3/γ-Al2O3 катализатора повышает степень конверсии метана от 14 до 89%, а также увеличивает выход целевых продуктов реакции Н2 – до 43,0 об.%, СО - до 46,1 об.% при 850 °С. На Co3О4-NiО/γ-Al2O3 катализаторе при 850 °С конверсия метана достигает 88,1%, выход водорода и монооксида углерода составляет 44,8%. ТПВ анализы показали, что при добавлении никеля в состав Fe2O3/γ-Al2O3, в отличие от Co3O4/γ-Al2O3 катализатора, температурные пики восстановления Fe2O3-NiО/γ-Al2O3 смещаются в сторону более низких температур и ослабляют взаимодействие металлов с носителем - γ-Al2O3 и, тем самым, увеличивая количество активных восстановленных частиц оксидов железа и никеля и обеспечивая хорошую каталитическую активность Fe2O3-NiО/γ-Al2O3. Согласно результатам РФА, на исследуемых катализаторах образуются фазы в виде Fe2O3 и шпинелеподобные формы -NiFe2O4, NiAl2O4 и CoAl2O4. Это свидетельствует о том, что на разработанных катализаторах образуются новые фазы, которые являются активными при высоких температурах для получения синтез-газа в окислительно-восстановительных процессах во время реакции УКМ.

Библиографические ссылки

(1). Babalola AO, Olusegun ST, Samuel ES, Victor OO (2023) Materials Today Communications 36: 1-14. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.106802

(2). Zhu X, Huo P, Zhang YP, Cheng DG, Liu CJ (2008) Appl. Catal. B: Environ 81: 132-140. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2015.02.007

(3). Kathiraser Y, Thitsartarn W, Sutthiumporn K, Kawi S (2013) 117: 8120-8130. https://doi.org/10.9767/bcrec.17.1.12501.88-102

(4). Rostrup-Nielsen JR, Sehested J, Norskov JR (2002) Adv. Catal 47: 65-139. https://doi.org/10.1016/S0360-0564(02)47006-X

(5). Pechimuthu NA, Pant KK, Dhingra SC, Bhalla R (2006) 45: 7435-7443. https://doi.org/10.1021/ie060661q

(6). Khani Y, Shariatinia Z, Bahadoran F (2016) 299: 353-366. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.04.108

(7). Sumrunronnasak S, Tantayanon S, Kiatgamolchai S and Sukonket T (2016) Int. J. Hydrogen Ener 41: 2621-2630. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.10.129

(8). Charisiou ND, Siakavelas G, Papageridis KN, Baklavaridis A, Tzounis L, Avraam DG, Goula MA (2016) J. Nat. Gas Sci. Eng 31: 164-183. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.11.196

(9). Daniel GA, Diana GA, Gómez-Cortés A, Díaz G (2021) Catal. Today 360: 46-56. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.06.018

(10). Androulakis A, Yentekakis IV, Panagiotopoulou P (2023) Int. J. Hydrogen Ener 48: 33886-33902. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.03.114

(11). Mekkering MJ, Biemolt J, Graaf Jeen de, Lin Yi-An, Leest NP, Troglia A, Bliem R, Bas de B, Rothenberg G, Yan N (2023) Catal Sci Technol. 13: 2255-2260. https://doi.org/10.1039/D2CY02126A

(12). Dossumov K, Ergazieva GE, Ermagambet BT, Telbayeva MM, Mambetova MM, Myltykbayeva LK, Kassenova ZM (2020) Chemical Papers 74: 373-388. https://doi.org/10.1007/s11696-019-00921-8

(13). Dossumov K, Ergazieva GE, Myltykbaeva L K, Telbaeva MM, Batyrbaev AT (2019) Theoretical and Experimental Chemistry 55: 124-128. https://doi.org/10.1007/s11237-019-09605-6

(14). Dossumov K, Churina DKh, Ergazieva GE, Ermagambet BT (2019) Oil and Gas 5: 49-73.

(15). Yergaziyeva GY, Kutelia E, Dossumov K, Gventsadze D, Jalabadze N, Dzigrashvili T, Mambetova MM, Anissova MM, Nadaraia L, Tsurtsumia O, Eristavi B (2023) Combustion and plasma chemistry 21: 89-97. https://doi.org/10.18321/cpc21(2)89-97

(16). Al-Fatesh AS, Ashraf A, Ahmed AI, Wasim UKh, Soliman MA, AL-Otaibi RL, Fakeeha AH (2016) Catalysts 6: 1-15. https://doi.org/10.3390/catal6030040

(17). Kim TY, Jo SB, Woo JH, Lee JH, Dhanusuraman R, Lee SC, Kim JC (2021) Catalysts 11: 105. https://doi.org/10.3390/catal11010105

(18). Liu Q, Wang J, An K, Zhang S, Liu G, Liu Y (2020) Energy Technol 8: 200-205. https://doi.org/10.1002/ente.202000205

(19). Hwang S (2013) Journal of Industrial and Engineering Chemistry 19: 698-703. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2012.10.007

(20). Zeng Sh, Zhang L, Zhang X, Wang Y, Pan H, Su H (2012) Int. J. Hydrogen Energy 37: 9994-10001. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.04.014

(21). Yahi N, Menad S, Rodríguez-Ramos I (2015) Green Process Synth 4: 479-486. https://doi.org/10.1515/gps-2015-0061

(22). Tsoukalou A, Imtiaz Q, Kim SM, Abdala PM, Yoon S, Müller CR (2016) Journal of Catalysis 343: 208-214. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2016.03.018

(23). Dhillon GS (2021) Doctoral Dissertations: 178. https://scholars.unh.edu/dissertation

(24). Manabayeva AM, Mäki-Arvela P, Vajglová Z, Martinéz-Klimov M, Tirri T, Baizhumanova TS, Grigor’eva V.P, Zhumabek M, Aubakirov YA, Simakova IL, Murzin DYu, Tungatarovа SA (2023) Ind. Eng. Chem. Res 62: 11439-11455. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.3c00272

(25). Myltykbayeva LK, Ergazieva GE, Telbayeva MM, Ismagilov ZR, Dossumov K, Popova АN, Sozynov SА, Turgumbayeva RH, Hitsova LM (2020) Eurasian Chem.-Technol. J 22: 187-195. https://doi.org/10.18321/ectj978

(26). Al-Fatesh A, Abu-Dahrieh J, Atia H, Armbruster U, Ibrahim AA, Khan W, Abasaeed A, Fakeeha AH (2019) Int. J. Hydrogen Energy 44: 21546-21558. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.06.085

(27). Yung MM, Holmgreen EM, Ozkan US (2007) J. Catal. 247: 356-367. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2007.02.020.

(28). Dossumov K, Ergazieva GЕ, Ermagambet BT, Myltykbaeva LK, Telbaeva MM, Mironenko AV, Mambetova MM, Kasenova G (2020) Russian Journal of Physical Chemistry A 94: 880-882. https://doi.org/10.1134/S0036024420040020

(29). Ali S, Mohd Zabidi N, Subbarao D (2011) Chem. Cent. J. 5: 68. https://doi.org/10.1186/1752-153X-5-68

(30). Pengpanich S, Meeyoo V, Rirksomboon T (2004) Catal. Today 93: 95-105. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2004.06.079

(31). Savostyanov AP, Yakovenko RE, Narochny GB, Bakun VG, Sulima SI, Yakuba ES, Mitchenko SA (2017) Kinetics and Catalysis 58: 1-11. https://doi.org/10.1134/S0023158417010062

(32). Kim T-Y, Jo S, Lee Y, Kang S-H, Kim J-W, Lee S-Ch, Kim J-C (2021) Catalysts 11: 697. https://doi.org/10.3390/catal11060697.

(33). Zhang J, Jin L, Li Y, Hu H (2013) Int. J. Hydrogen Energy 38: 3937-3947. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.01.105

(34). Wang L, Li D, Koike M, Koso S, Nakagawa Y, Xu Y, Tomishige K (2011) Appl. Catal. A Gen 392: 248-255. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2010.11.013

(35). Giecko G, Borowiecki T, Gac W, Kruk J (2008) Catal. Today 137: 403-409. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2008.02.008

(36). Meng F, Zhong P, Li Zh, Cui X, Zheng H (2014) Journal of Chemistry 58: 7. https://doi.org/10.1155/2014/534842

(37). Li T, Wang H, Yang Y, Xiang H, Li Y (2014) Fuel Process.Technol 118: 117-124. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2013.08.015

(38). Zhou L, Enakonda LR, Harb M, Saih Y, Aguilar-Tapia A, Ould-Chikh S, Hazemann J, Li J, Wei N, Gary D, Del-Gallo P, Jean-Marie (2017) Applied Catalysis B: Environmental 208: 44-59. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.02.052

(39). Gonzalez JJ, Da Costa-Serra JF, Chica A (2020) Int J Hydrogen Energy 45: 20568-20581. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.02.042

(40). Yergaziyeva G, Makayeva N, Anissova M, Dossumov K, Mambetova M, Shaimerden Z, Niyazbaeva A, Akkazin E (2022) Eurasian Chem. Technol. J 24: 221-227. https://doi.org/10.18321/ectj1435

(41). Wang N, Sun ZJ, Wang YZ, Gao XQ, Zhao YX (2011) Journal of Fuel Chemistry and Technology 39: 219-223. https://doi.org/10.1155/2014/534842

(42). Soleymani M, Edrissi M (2016) Bulletin of Materials Science 39: 487-490. https://doi.org/10.1007/s12034-016-1164-4

(43). Grabchenko M, Pantaleo G, Puleo F, Kharlamova TS, Zaikovskii VI, Vodyanki O, Liotta LF (2021) Catal. Today 382: 71-81. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2021.07.012

Загрузки

Опубликован

20-10-2024

Как цитировать

Мылтыкбаева, Л., Досумов, К., & Ергазиева, Г. (2024). Физико-химические характеристики и активность модифицированных никелем кобальт-железосодержащих катализаторов в реакции углекислотной конверсии метана. Горение и плазмохимия, 22(3), 187–196. https://doi.org/10.18321/cpc22(3)187-196

Выпуск

Том 22 № 3 (2024): ГОРЕНИЕ И ПЛАЗМОХИМИЯ

Раздел

Статьи

Лицензия

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)