Взаимодействие моногидрата гидразина с поверхностью металлсодержащих катализаторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

C помощью комплекса физико-химических методов изучено взаимодействие моногидрата гидразина с никелем на разных носителях. Моногидрат гидразина адсорбируется на катализаторах как в активной, так и в неактивной в ИК-области спектра формах. Местом локализации частиц адсорбированного моногидрата гидразина является носитель. Корреляции между спектральными проявлениями для ряда исследуемых катализаторов и их каталитической активностью в образовании водорода не обнаружено. Активированные за счет адсорбции на носителе поверхностные комплексы гидразина диффундируют на кластеры, где проходят основные реакции образования водорода. Обнаружено, что за счет энергии реакции происходит уменьшение размера и, по-видимому, перестройка структуры кластеров с появлением центров, подходящих для эффективного протекания внутримолекулярного дегидрирования гидразина. Наиболее эффективно процесс проходит на кластерах меньшего размера, возможно, за счет того, что на них возникает более прочная связь Me-H. На кластерах возможна адсорбция моногидрата гидразина через атомы водорода. Эти обстоятельства обеспечивают преимущественное образование водорода при низкой температуре. Повышение температуры способствует протеканию конкурентной реакции образования аммиака, связанной с разрывом связи N-N в адсорбционном комплексе, что приводит к возникновению комплексов NH2 и затем аммиака.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Матышак

ФГБУН Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Email: son1108@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 4, Москва, 119991

О. Н. Сильченкова

ФГБУН Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: son1108@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 4, Москва, 119991

А. Н. Ильичев

ФГБУН Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Email: son1108@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 4, Москва, 119991

М. Я. Быховский

ФГБУН Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Email: son1108@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 4, Москва, 119991

О. С. Морозова

ФГБУН Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Email: son1108@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 4, Москва, 119991

Список литературы

  1. Hydrogen and other Alternative Fuels for Air and Ground Transportation. Ed. Pohl H.W. UK: Wiley, 1995. 206 p.
  2. Wincewicz K.C., Cooper J.S. // J. Power Sources. 2005. V. 140. P. 280. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2004.08.032
  3. Каленчук А.Н., Богдан В.И. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 4. C. 516. https://doi.org/10.1134/s002315842204005x
  4. Al-Thubaiti K.S, Khan Z. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. P. 13960. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.03.093
  5. Motta D., Barlocco I., Bellomi S., Villa A., Dimitratos N. // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 1340. https://dx.doi.org/10.3390/nano11051340
  6. Adamou P., Bellomi S., Hafeez S., Harkou E., Al-Salem S.M., Villa A., Dimitraros N., Manos G., Constantinou A. // Catal. Today. 2023. V. 423. 114022. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2023.01.029
  7. Adamou P., Bellomi S., Harkou E., Chen X., Delgado J.J., Dimitraros N., Manos G., Villa A., Constantinou A. // Chem. Eng. J. 2024. V. 493. 1527152024. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152715
  8. Akbar Z.A., Situmorang S.V., Yati I., Yunarti R.T., Ridwan S.N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 57. P. 1506. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.01.068
  9. Богданова Е.А., Пономарев И.Ю., Наседкин А.В. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. C. 279. https://doi.org/10.31857/S0453881122030042
  10. Матышак В.А., Сильченкова О.Н. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 4. C. 405. https://doi.org/10.1134/s0023158422040073
  11. Dai H., Zhong Y., Wang P. // Prog. Nat. Sci. Mater. 2017. V. 27. P. 121. https://doi.org/10.3390/catal10080930
  12. Du X., Liu C., Du C., Cai P., Cheng G., Lu W. // Nano Res. J. 2017. V. 10. № 8. P. 2856. https://doi.org/10.1007/s12274-017-1494-6
  13. Shi Q., Qiu Yu.-P., Dai H., Wang P. // J. Alloys Compd. 2019. V. 787. P. 1187. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.01.378
  14. Singh S.K., Iizuka Y., Xu Q. // Int. J. Hydrogen Energy. 2011. V. 36. № 18. P. 11794. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.06.069
  15. Qiu Y.-P., Chen M.-H., Qin S.-H., Yang Z.-Q., Wang P. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 50 (D). P. 3181. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.09.244
  16. Качала В.В., Хемчян Л.Л., Кашин А.С., Орлов Н.В., Грачев А.А., Залесский С.С., Ананников В.П. // Успехи химии. 2013. Т. 82. С. 648. https://doi.org/10.1070/RC2013v082n07ABEH004413
  17. Matyshak V.A., Krylov O.V. // Catal. Today. 1995. V. 25. P. 1. https://doi.org/10.1016/0920-5861(95)00067-P
  18. Ramis G., Li Y., Busca G. // Catal. Today. 1996. V. 28. P. 373. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(96)00050-8
  19. Amores J.M.G., Escribano V.S., Ramis G., Busca G. // Appl. Catal. B: Environ. 1997. V. 13. № 1. P. 45. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(96)00092-6
  20. Chuang Ch.-Ch., Shiu J.-Sh., Lin J.-L. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2000. V. 2. P. 2629. https://doi.org/10.1039/B001389G
  21. Матышак В.А., Сильченкова О.Н., Ильичев А.Н., Быховский М.Я., Mнацаканян Р.А. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 6. C. 773. https://doi.org/10.31857/S0453881123060114
  22. Lieske H., Lietz G., Sprindler H., Volter J. // J. Catal. 1983. V. 81. P. 8. https://doi.org/10.1016/0021-9517(83)90142-2
  23. Alberas D.J., Kiss J., Liu Z.-M., White J.M. // Surf. Sci. 1992. V. 278. P. 51. https://doi.org/10.1016/0039-6028(92)90583-R
  24. Zhang P.-X., Wang Y.-G., Huang Y.-Q., Zhang T., Wu G.-S., Li J. // Catal. Today. 2011. V. 165. P. 80. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2011.01.012
  25. Agusta M.K., David M., Nakanishi H., Kasai H. // Surf. Sci. 2010. V. 604. P. 245. https://doi.org/10.1016/j.susc.2009.11.012
  26. Bychkov V.Yu., Tyulenin Y.P., Korchak V.N., Aptekar E.L. // Appl. Catal. A: Gen. 2006. V. 304. P. 21. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2006.02.023
  27. Bychkov V.Yu., Tyulenin Yu.P., Slinko M.M., Shashkin D.P., Korchak V.N. // J. Catal. 2009. V. 267. № 2. P. 181. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2009.08.010

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Профили ТПВ водородом катализаторов 5% Ni/Al2O3 (1), 5% Ni/ZrO2 (2), 5% Pd/Al2O3 (3), 5% Ni/MgO (4) и 5% Ni/TiO2 (5).

Скачать (659KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость концентрации водорода от температуры в присутствии образцов 5% Pd/Al2O3 (1), 5% Ni/MgO (2), 5% Ni/TiO2 (3).

Скачать (482KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости концентраций H2 (1) и N2 (2) от времени при температуре 30°С в присутствии образца 5% Ni/Al2O3 в процессе установления стационарного состояния и после выключения моногидрата гидразина из потока смеси.

Скачать (519KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ИК-спектры, полученные в условиях превращения моногидрата гидразина при T = 60°С на образцах Al2O3 (1) и 5% Ni/Al2O3 (2) и при Т = 35°С на образцах TiO2 (3) и 5% Ni/TiO2 (4).

Скачать (979KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости интенсивностей п. п. 1630 (1) и 3350 см-1 (2) от времени в процессе установления стационарного состояния и после выключения моногидрата гидразина из потока смеси на образце 5% Ni/MgO при Т = 30°C.

Скачать (541KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Скорость образования водорода после обработки катализатора 5% NiO/TiO2 в реакционной смеси при повышенных температурах.

Скачать (496KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Снимки ПЭМ образца 5% Ni/Al2O3 до (а) и после реакции (б), а также образца 5% Ni/ZrO2 до реакции (в). Стрелками показаны частицы металла.

Скачать (2MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025