Пригунова Ольга2025-01-032025-01-032023Пригунова 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.УДК 544.473+546.73+546.72+546.264-3110.17721/1728-2209.2023.1(58).7https://ir.library.knu.ua/handle/15071834/5646Вступ . 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.Background . Previously synthesized nanoparticles of nickel and cobalt oxide based on fumed silica have proven themselves as promising catalysts for CO2 methanation reaction. Although TiO2 nanoparticles are widely used as a catalyst carrier for nanoparticles of both noble metals and other metal oxides, but pure oxides always have some disadvantages as starting materials for further synthesis of catalysts. In addition, there is no reliable information about catalysts based on transition metals (Ni, Co, Fe) deposited on highly dispersed mixed nanooxides with detailed studies of their surface composition. Therefore, the aim of this work was to study the influence of carriers such as alumina-silica and alumina-titanium-silica on thermal transformations of grafted metal oxide (Ni-Fe and Co-Fe) composites during the synthesis of CO2 hydrogenation catalysts. Methods . In this work, the process of restoring NiFe and CoFe catalysts based on mixed pyrogenic oxide carriers to their metallic state was investigated using thermogravimetric analysis (TGA). Results . It was established that the formation of applied metal oxide composites by the reduction of metal oxide precursors is determined by the nature of the metals and depends on the used carrier. It was determined that the process of reduction of the NiFe-oxide precursor begins at a temperature of 200–250 °C and is characterized by activation energy values of about 76–86 kJ/mol. The activation energies of the reduction of the CoFe-oxide precursor are higher and amount to 91–95 kJ/mol, which leads to an increase in the reduction temperatures by 50–100 °С. Conclusions . The use of alumino-silica brand SA96 as a carrier leads to a decrease in activation energy and reduction temperatures, compared to the carrier brand AST1 (alumino-titanium-silica), which is explained by the smaller specific surface area of SA96 and the greater availability of the oxide precursor for reduction.ukнанесені каталізаториметанування CO2термогравіметричний аналізпірогенні носіїметалок-supported catalystsCO2 methanationthermogravimetric analysispyrogenic carriersmetal oxide precursorsСтаття