Окиснення малих молекул на поверхні оксидів вольфраму та молібдену з нанесеними платиновим металом та цезієм - Автореферат

Перспективними для реакцій повного окиснення видаються системи: платиновий метал, нанесений на оксид перехідного металу. Важливим моментом є той факт, що платинові метали можуть виступати не лише як каталізатори окиснення, а й брати участь на стадії формування каталітичних систем, прискорюючи процес відновлення оксидів газами-відновниками, зокрема, за рахунок спіловеру. Метою нашої роботи було дослідження сформованих у відновному середовищі каталітичних систем на основі оксидів WO3(MOO3) з нанесенням на них Pt або Pd та Cs . Фізико-хімічні методи дослідження використано для вивчення складу, будови та властивостей каталізаторів, а саме: рентгенівська фотоелектронна (РФЕ) спектроскопія - для встановлення особливостей будови каталізаторів; рентгенівський фазовий аналіз (РФА) - для встановлення фазового складу каталізаторів; термопрограмована десорбція з мас-спектрометричним аналізом частинок, що десорбуються (ТПД МС) - для встановлення механізму реакцій; скануюча електронна мікроскопія - для визначення середнього розміру кристалітів, формуючих агломеровані частинки каталізаторів. Вивчено кінетичні закономірності та механізм реакцій окиснення водню та монооксиду вуглецю на частково відновлених воднем оксидах вольфраму та молібдену з нанесеними платиною або паладієм.У першому розділі наведено огляд літератури відносно окиснення водню, монооксиду вуглецю та метану на платинових металах та оксидах, обговорені особливості механізмів та кінетики реакцій та проаналізовано літературні дані стосовно фізико-хімічних властивостей оксидів вольфраму та молібдену, зокрема явище спіловеру водню з утворенням сполук типу оксидних бронз. У другому розділі описано методики одержання каталітичних систем на основі оксидів вольфраму (молібдену) з нанесеними платиною (паладієм) та цезієм, дослідження каталітичних властивостей синтезованих каталізаторів у реакціях окиснення водню, монооксиду вуглецю та метану, кінетичних закономірностей цих реакцій. У третьому розділі наведено результати дослідження каталітичних та кінетичних властивостей частково відновлених оксидів вольфраму та молібдену з нанесеними платиною або паладієм та цезієм в реакції окиснення водню. Окиснення водню відбувається на межі розділу фаз - металічних Pt та Pd, які адсорбують та активують водень, та поверхневих сполук - вольфрамових та молібденових бронз, які містять метали у ступені окиснення 5 і оксиди WO2,9 і Mo4O11, які активують кисень, що сорбується у слабко звязаній формі з газової фази. Для каталізаторів на основі оксидів WO3 та MOO3 з домішками Pt або Pd спостерігається стрибкоподібне зростання швидкості реакції при досягненні певної температури та гістерезис за температурою - “нестаціонарні явища”, що характерні для перебігу реакції окиснення СО на платинових металах.Показано, що одержані каталітичні системи проявляють високу каталітичну активність у реакціях окиснення Н2 та СО у порівнянні з нанесеними традиційними каталізаторами Pt/g-Al2O3 та Pd/g-Al2O3 з таким же вмістом нанесених металів та близькими значеннями питомої поверхні, і суттєво перевищують каталітичну активність чистих оксидів WO3 та MOO3. Показано, що підвищення питомої поверхні та каталітичної активності зразків на основі WO3 (MOO3) з нанесеними Pt (Pd), а також Cs обумовлено зміною хімічного складу оксидів під час їх відновлення, зокрема, за рахунок спіловеру, а саме, утворенням водень - або цезійвмісних бронз та частково відновлених оксидів WO2,9 або Mo4O11, що мають кисневі вакансії в поверхневому шарі. Вивчено кінетичні закономірності реакції окиснення СО, запропоновано механізм окиснення СО, згідно якому у низькоактивному стані реакція перебігає на поверхні каталізатора за механізмом Ілі-Ріділа, а у високоактивному стані - за гетерогенно-гомогенним механізмом, що підтверджується даними ТПД.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ