Термогравіметричне дослідження фазових перетворень металоксидних композитів, нанесених на високодисперсні інертні носії, у синтезі каталізаторів метанування СО2

Пригунова О. Термогравіметричне дослідження фазових перетворень металоксидних композитів, нанесених на високодисперсні інертні носії, у синтезі каталізаторів метанування СО2. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Хімія. 2023. Вип. 1(58). С. 36-41.

Вступ . Вуглекислий газ залишається основним компонентом парникових газів, наявних в атмосфері. Реакція метанування СО2 має низку переваг над іншими методами утилізації вуглекислого газу, оскільки отриманий СH4 можна безпосередньо транспортувати існуючими газопроводами, а також використовувати як паливо або сировину для виробництва різних хімікатів. Нанокомпозити (НК) на основі кремнезему або оксиду алюмінію з біметалевими наночастинками (НЧ) NiFe або CoFe є активними каталізаторами метанування СО2. Проте існує проблема щодо одержання наночастинок із високою стабільністю та вузьким розподілом розмірів, для подолання якої пропонується нанесення оксидів перехідних металів на поверхню носія, зокрема високодисперсних носіїв. Метою пропонованої роботи був аналіз впливу носіїв, таких як алюмокремнезем і алюмотитанокремнезем, на термічні перетворення прищеплених металоксидних (Ni-Fe та Co-Fe) композитів при синтезі каталізаторів гідрогенування СО2 до метану.
Методи . Дослідження процесу відновлення металоксидних композитів до їхнього металічного стану проводили методом термогравіметричного аналізу (ТГА), суть якого полягає у визначенні температурної залежності втрати маси, яка відбувається внаслідок процесу відновлення. Такий аналіз дозволяє встановити оптимальні умови синтезу металічних каталізаторів на етапі переходу від оксидних прекурсорів до каталітично активної металічної фази.
Результати . Методом термогравіметричного аналізу було досліджено процес відновлення нанесених на змішані пірогенні оксиди-носії NiFe і CoFe каталізаторів до їхнього металічного стану, і встановлено, що формування нанесених металоксидних композитів шляхом відновлення металоксидних прекурсорів визначається природою металів і залежить від використаного носія. Визначено, що процес відновлення NiFe-оксидного прекурсору починається за температури 200–250 °С і характеризується значеннями енергії активації близько 76–86 кДж/моль. Енергії активації відновлення CoFe-оксидного прекурсору є вищими і становлять 91–95 кДж/моль, що зумовлює зростання температур відновлення на 50–100 °С.
Висновки . Використання алюмокремнезему марки SA96 як носія спричинює зниження енергії активації і температур відновлення порівняно з носієм марки AST1 (алюмотитанокремнезем), що пояснюється меншою питомою поверхнею SA96 і більшою доступністю оксидного прекурсору для відновлення.