Научная статья на тему 'ИК спектроскопическое исследование кислотности поверхности оксидов алюминия и их активность в реакции окисления h 2S'

ИК спектроскопическое исследование кислотности поверхности оксидов алюминия и их активность в реакции окисления h 2S Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
971
180
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОКИСЛЕНИЕ H2S / СЕРОВОДОРОД / ИК СПЕКТРОСКОПИЯ / КИСЛОТНЫЕ ЦЕНТРЫ / АКТИВНОСТЬ / H2S OXIDATION / HYDROGEN SULFIDE / FTIR / ACIDIC SITES / ACTIVITY

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Яшник Светлана Анатольевна, Кузнецов Вадим Владимирович, Исмагилов Зинфер Ришатович

Исследовано влияние кислотных свойств Al 2O 3 различных модификаций на каталитическую активность в реакции прямого окисления сероводорода. Методом ИК спектроскопии по адсорбции СО исследованы кислотные свойства поверхности a-Al 2O 3, g-Al 2O 3, g-+c-Al 2O 3.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Яшник Светлана Анатольевна, Кузнецов Вадим Владимирович, Исмагилов Зинфер Ришатович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FTIR Study of Surface Acidity of Aluminas and their Activity in H 2S Oxidation

The influence of acidic properties of alumina of different modifications on the catalyst activity in the reaction of direct hydrogen sulfide oxidation has been studied. Acidic properties of a-Al2O3, g-Al2O3, and g-+c-Al2O3 were studied using IR spectroscopy of adsorbed CO. A comparison of the catalytic activity and selectivity of alumina samples and IR spectroscopy data suggests that the H2S adsorption proceeds predominantly on the LAS of intermediate strength.

Текст научной работы на тему «ИК спектроскопическое исследование кислотности поверхности оксидов алюминия и их активность в реакции окисления h 2S»

УДК 544.476.2

С. А. Яшник, В. В. Кузнецов, З. Р. Исмагилов

ИК СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИСЛОТНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ И ИХ АКТИВНОСТИ

В ОКИСЛЕНИИ Н28

Введение

Метод прямого каталитического окисления сероводорода [1-3] основан на одностадийном гетерогенно-каталитическом окислении сероводорода в элементную серу по реакции пН28 +1/2п02 ^ 8п + пН20. Этот непрерывный процесс позволяет селективно удалять сероводород из природного газа без заметного превращения углеводородной части газа при “мягких” (Т=220-280°С) условиях процесса. Несмотря на значительное количество литературных данных, касающихся прямого каталитического окисления Н28, количество каталитических систем, используемых в данном процессе, ограничено. Используются активированный уголь [4-7] или цеолиты [8]. Оксиды переходных металлов или смеси оксидов, нанесенные на различные носители, также весьма активны в данном процессе [9-11].

К катализаторам прямого гетерогеннокаталитического окисления сероводорода применяются специальные требования: высокая активность и селективность к образованию элементной серы в широком интервале концентраций сероводорода и объемной скорости; высокая стабильность в присутствии углеводородов и паров воды. Стабильность нанесенных катализаторов в большинстве случаев определяется природой носителя. Гранулированные и блочные носители на основе оксида алюминия широко используются для данного процесса [11-14]. Однако, оксид алюминия может ускорять как прямую, так и обратную реакцию Клауса [14], и это необходимо учитывать при разработке нанесенных катализаторов прямого окисления сероводорода.

В каталитических реакциях окисления [10] или высокотемпературного разложения Н28 [15] первоначальная адсорбция Н28 на поверхности катализатора и его последующее превращение в сульфиды или сульфит-сульфатные комплексы является необходимой стадией для активации молекулы Н28 [16].

В данной работе методом ИК спектроскопии исследованы адсорбция и взаимодействие Н28 с оксидами алюминия различного фазового состава. Проведена идентификация активных центров А1203 с использованием метода ИК спектроскопии адсорбированного СО. Проведено сопоставление поверхностных кислотных центров оксидов алюминия с их активностью в реакции прямого окисления Н28.

Экспериментальная часть

Приготовление образцов АЬ03

В работе использовались пять образцов сферического оксида алюминия: y-Al2O3, y-+15%%-Al2O3, y-+35%%-Al2O3, MgO/y-+15%%-Al2O3 and a-Al2O3, приготовленные методом углеводородноаммиачного формования [17, 18].

Сферический y-Al2O3 был приготовлен из гидроксида алюминия со структурой псевдобемита в соответствии с [17].

Образцы y-Al2O3, содержащие 15% и 35% %-Al2O3, были приготовлены из гидроксида алюминия со структурой псевдобемита, полученного термическим разложением гиббсита в каталитическом генераторе тепла [18, 19]. Температура прокаливания для этих образцов составила 550°С.

Введение ионов магния в сферические гранулы гидроксида алюминия с последующей сушкой при 110°С и прокаливанием при 550°С проводилось в соответствии с методикой, описанной в [12]. Содержание магния в образцах составило 3,2 мас.%.

Сферический a-Al2O3 был приготовлен из y-Al2O3 прокаливанием при 1250°С в течение 6 часов.

Сульфатированный y-Al2O3 был приготовлен методом пропитки по влагоемкости сферического y-Al2O3, содержащего 15% %-Al2O3 2М раствором серной кислоты с последующими сушкой при 110°С и прокаливанием при 500°С в течение 4 часов. Содержание серы в образце составило 10 мас.% в пересчете на SO42-. Модифицированный хлором образец оксида алюминия был приготовлен методом пропитки по влагоемкости сферического y-Al2O3, содержащего 15% %-Al2O3 0,5М раствором соляной кислоты с последующими сушкой при 110°С и прокаливанием при 500°С в течение 4 часов. Содержание хлора в образце составило 1 мас.% в пересчете на Cl-.

Физико-химические свойства образцов Al2O3 приведены в табл. 1.

Исследование активности в реакции окисления HS

Каталитическая активность образцов определялась на проточной установке при стехиометрическом отношении реагентов (H2S/O2 = 2/1) в диапазоне температур 200-400°С. Концентрация H2S в исходной реакционной смеси составила 0,6

об.%. Во всех экспериментах навеска катализатора объемом 1 см3 помещалась в кварцевый реактор. Скорость подачи реакционной смеси составила 100 см3/мин, что соответствует 6000 ч-1.

Таблица 1. Физико-химические свойства образцов Л120з

№ Образец Тпр., оС 8вет м2/г Объем пор, УЕ, см3/г Фазовый состав

1 у-ЛІ203 550 214 0,46 у-ЛІ203

2 у-+15%у-ЛІ203 550 167 0,55 85%у-ЛІ203+15%^-ЛІ203

3 у-+35%у,- ЛІ203 550 160 0,58 65%у-ЛІ203+35%^-ЛІ203

4 Mg0/у-+15%x-Al20з (Mg0~3.2 wt.%) 550 160 0,52 у*-ЛІ203, (а~7.952А)

5 а-ЛІ203 1250 9,3 0,37 а-ЛІ203

6 8042-/у-+15%х-ЛІ203 (8042- - 10 wt.%) 500 245 0,58 85 %у-Л1203+15%х -Л1203

7 С1-/у-+15%х-Л1203 (СІ- -3.5 wt.%) 500 225 0,58 85 %у-Л1203+15%х -Л1203

у*-Л1203 - твердый раствор Mg2+ в у-Л1203

Анализ состава газовых смесей проводился с использованием газового хроматографа «Цвет-500», оснащенного детектором по теплопроводности. Разделение компонентов реакции проводилось на тефлоновой колонке с сорбентом ИауеБер С, модифицированном 0,5% Н3Р04, при температуре колонки 150°С.

ИК спектроскопические эксперименты

ИК спектры регистрировались на ИК спектрометре с Фурье преобразованием “В0МЕМ МВ102”. Адсорбция СО и Н28 проводилась в специальных низкотемпературной и высокотемпературной кюветах.

Методика проведения экспериментов по адсорбции С0 заключалась в следующем. Мелко измельченные образцы катализаторов прессовались в таблетки толщиной 10-20 мг/см2 и помещались в спектроскопическую кювету. Затем образец вакууммировался при температуре 400°С в течение 4 часов. С0 в количестве 1-3 мбар напускался в кювету, регистрировался ИК спектр при комнатной температуре. Затем образец охлаждался жидким азотом до температуры -196°С, регистрировался ИК спектр. После этого проводилась запись серии ИК спектров при нагревании кюветы до комнатной температуры.

Сила и количество наблюдаемых Льюисовских центров на поверхности образцов рассчитывались по методике, описанной в [20].

Адсорбция сероводорода исследовалась при температурах 20, 100, 200 и 300°С при напуске 40 мбар Н28 в кювету.

Результаты и обсуждение Каталитическая активность Данные по каталитической активности и селективности различных модификаций Л1203 приведены на рисунке 1. Как видно из рисунка, фазовый состав исходного оксида алюминия значительно влияет на каталитическую активность в окислении Н28. Активность образцов, определенная как общая степень превращения Н28, увеличи-

вается в ряду: а-Л1203 < у-Л1203 < у-+15%%-Л1203 < Mg0/у-+15%%-Лl203 < у-+35%%-Л1203 при 200°С. Максимально достигаемая степень превращения составляет ~90% при 400°С на Mg0/у-+15%%-Л1203 и ~80% на у-+35%%-Л1203 при 250-300°С. Селективность по сере для всех исследованных алюмооксидных носителей составляет ~100% при 200оС и уменьшается с ростом температуры до 95% на Mg0/у-+15%%-Лl203 и до 90% на у-Л1203 за счет протекания реакций полного окисления: И28 +3/202 ^ Н20 + 802 и обратного Клауса: 38 + 2И20 » 2И28 + 802.

Кислотные свойства ЛЬ03

Кислотные свойства исходных образцов Л1203 различного фазового состава исследованы методом ИК спектроскопии адсорбированного С0.

На рис. 2 представлены в диапазоне валентных колебаний СО спектры адсорбированного СО на образцах Л1203, различающихся фазовым составом, при температурах от -196°С до 20°С. Для всех образцов можно выделить группы кислотных центров, соответствующих СО, водородносвязанному с Бренстедовскими кислотными центрами (БКЦ) (полосы в диапазоне 2140 - 2160 см-1), и С0, адсорбированному на Льюисовских кислотных центрах (ЛКЦ) (полосы в районе 2180 - 2220 см-1), в соответствие с литературными данными [10].

На образцах у-Л1203 и а-Л1203 адсорбция СО приводит к появлению в спектре помимо полос, соответствующих СО, адсорбированному на ЛКЦ Л13+ промежуточной силы (полосы поглощения до 2200 см-1), высокочастотных полос поглощения 2210, 2216 см-1 для у-Л1203 и 2212 см-1 для а-Л1203, соотвествующих СО, адсорбированному на ЛКЦ Л13+ с теплотой адсорбции больше 40 кДж/моль [20].

На образцах катализаторов, содержащих различное количество %- фазы оксида алюминия наблюдается наличие только ЛКЦ промежуточной силы: полосы поглощения 2187, 2197 см-1 для (у+15%х)-Л1203 и 2186, 2195 см-1 для (у+35%х)-

©

Температура, С

Рис.1. Температурные зависимости степени превращения (А) и селективности в отноше-

нии к образованию элементной серы (Б) на различных модификациях А1203:

■ у+35%х-А1203, © - Mg0/y+15%x-Al203, • - у+15%х-А1203, ■ - у-А1203, ▲ - а-А1203, о - S042-

/(7+15%х)-А1203

ниям СО, адсорбированному на БКЦ, а также по-

АІ2О3.

Значения силы и концентрации наблюдаемых ЛКЦ на поверхности исследуемых образцов представлены в таблице 2. Значения силы и концентрации БКЦ в данной работе не рассматриваются.

На рис. 3 представлены спектры адсорбированного СО на образцах (у+15%%)-А12°3, модифицированного добавками MgO, 8°42- и С1-. Как видно из рисунка, адсорбция СО на модифицированном MgO образце приводит к появлению полос поглощения 2154 см-1, соответствующей колеба-

лос поглощения 2181 и 2193 см-1, отвечающих колебаниям СО, адсорбированному на ЛКЦ А13+. Адсорбция СО на 8042-/(у+15%%)-А1203 приводит к появлению полос поглощения 2210, 2199 и 2168 см-1, соответствующих СО, адсорбированному на сильных ЛКЦ А13+ (2210 см-1), катионах А13+ промежуточной силы (2199 см-1) и гидроксильных группах катализатора 2168 см-1. Адсорбция СО на образце С1-/(у+15%х)-А1203 показывает наличие двух типов ЛКЦ на поверхности катализатора,

Таблица 2. Значения силы и концентраций наблюдаемых Льюисовских кислотных центров на поверхности оксида алюминия различных модификаций (уС0 - положение полосы поглощения, С8 - количество центров на грамм образца, С - количество центров на единицу поверхности, рС0 - теплота адсорбции

СО)

Образец vCO, см-1 С» мкмоль/г Сз, мкмоль/м2 РС°, кДж/моль

У-АІ2°3 2216 5,2 0,05 47

2210 4,1 0,02 44

2186 72 0,36 32

(у+15%х)-АІ2Оз 2197 33 0,18 38

2187 370 2,06 33

(у+35%х)-АІ2°з 2195 22 0,14 37

2186 182 1,14 32

^-АІ2°з 2212 0,09 0,007 45

2198 0,07 0,005 38

2185 4,6 0,35 32

MgO/(у +15%х)-АІ2°з 2193 45 0,25 36

2181 580 3,22 30

8°42-/(у+15%х)-АІ2°з 2210 16 0,066 44

2199 22 0,091 39

С1-/(у+15%х)-АІ2°з 2198 46 0,20 38

2191 214 0,95 35

Волновое число, см-1

Рис. 2. ИК спектры адсорбированного СО на образцах оксида алюминия различных модификаций при различных степенях покрытия поверхности. Нижний спектр соответствует адсорбции СО при комнатной температуре, верхний - при температуре -196°С

Волновое число, см-1

Рис. 3. ИК спектры адсорбированного СО на образце (у+15%х)-АЇ203, модифицированного добавками Mg0, Б042- и ЄГ при различных степенях покрытия поверхности

соответствующих полосам поглощения адсорбированного СО 2198 и 2191 см-1.

Значения силы и концентрации наблюдаемых ЛКЦ на поверхности модифицированных образцов представлены в табл. 2.

Сопоставляя данные, полученные в результате адсорбции СО, можно заключить, что оксиды алюминия различного фазового состава существенно отличаются по кислотности поверхности. На поверхности образцов у-А1203 и а-А1203 наблюдается наличие сильных ЛКЦ (частоты колебаний СО больше 2000 см-1) с теплотами адсорбции СО, превышающими 40 кДж/моль. Однако количество этих центров значительно меньше, чем

центров, характеризующихся теплотой адсорбции СО менее 40 кДж/моль. Суммарное количество ЛКЦ, наблюдаемое на у-А1203 и а-А1203 и отнесенное к 1 м2 поверхности, сопоставимо. Присутствие %- фазы оксида алюминия в у-А1203 приводит к появлению ЛКЦ только промежуточной силы (теплоты адсорбции < 40 кДж/моль), и увеличению суммарного количества наблюдаемых ЛКЦ по сравнению с у- и а-А1203. В то же время сопоставление данных для 2-х образцов, содержащих 15 и 35% %-фазы, показывает, что увеличение количества разупорядоченной %- фазы А1203 приводит к уменьшению концентрации Льюисовских центров А13+.

Адсорбция Н?8

Известно, что процесс адсорбции Н28 протекает с участием различных центров поверхности катализатора. Наиболее подробно процесс адсорбции Н28 исследован на у-А1203 [16, 21-23], на котором Н28 может адсорбироваться в молекулярной форме на БКЦ [16-22], диссоциативно на основных центрах, в частности на поверхностном кислороде [22, 24], а на сильных ЛКЦ как в молекулярной форме, так и диссоциативно [16-22, 24]. При адсорбции Н28 на поверхности оксидных катализаторов помимо физической адсорбции может происходить окисление Н28 до различных поверхностных сульфит-сульфатных комплексов, за счет мостикового решеточного кислорода катализатора или поверхностно адсорбированного 02 [25], хотя протекание такого процесса для А1203 затруднено из-за низкой подвижности кислорода поверхности.

Волновое число, см-1

Рис. 4. ИК спектры образца у-А1203 после взаимодействия с сероводородом: 1 - адсорбция 40 мбар И^, комнатная температура; 2 - 100°С; 3 -200°С; 4 - 300°С; 5 - вакууммирование до 10-3 мбар, комн. температура

На рис. 4 представлены ИК-спектры Н28, адсорбированного на поверхности у-А1203. Адсорбция сероводорода при комнатной температуре приводит к образованию в спектре полосы поглощения 1332 см-1, соответствующей деформационным колебаниям физически адсорбированного сероводорода [23, 25]. Кроме этого, уже при комнатной температуре наблюдается образование полос поглощения 1180, 1262 и 1349 см-1, соответствующих колебаниям поверхностных сульфат-сульфитных комплексов. Полосу 1180 см-1 можно

отнести к антисимметричным колебаниям 8-0 связей сульфат иона [10, 26]. Полосы 1262 и 1349 см-1 могут быть отнесены к колебаниям поверхностных неорганических сульфатов [26], имеющих свободные невозмущенные водородными связями группы 802. При повышении температуры образца до 100°С полоса 1332 см-1 исчезает, что может быть связано с окислением физически адсорбированного сероводорода.

В целом, взаимодействие сероводорода с поверхностью носителей катализаторов при повышенной температуре (> 100°С) приводит к образованию поверхностных соединений 80х и неорганических сульфатов. Образец у-А1203 отличается от остальных образцов тем, что окисление сероводорода с образованием поверхностных соединений 80х начинается уже при комнатной температуре. Можно предположить, что окисление физически адсорбированного сероводорода протекает за счет поверхностного кислорода образца [25].

На образцах у-А1203 и а-А1203 при взаимодействии с Н28 наблюдается образование двух типов неорганических сульфатов на поверхности, что может быть объяснено наличием двух типов ЛКЦ: сильных и промежуточной силы на поверхности. ИК спектры образцов (у+15%%)-А1203, (у+35%%)-А1203 и М^/(у+15%%)-А1203 при взаимодействии с Н28 существенно не отличаются. Из-за отсутствия сильных ЛКЦ на поверхности этих катализаторов адсорбция сероводорода приводит к образованию неорганических сульфатов только одного типа.

Вопрос повышения селективности реакции окисления сероводорода в элементарную серу имеет принципиальное значение при разработке промышленных гетерогенно-каталитических процессов окисления сероводорода. Учитывая, что А1203 различных модификаций широко используется в качестве носителя [11, 13, 14] катализаторов селективного окисления Н28, интересно рассмотреть вклад различных алюмооксидных носителей в активность и селективность данного процесса. Данные по исследованию активности в реакции окисления Н28 на различных модификациях А1203 указывает, что максимальной активностью среди рассмотренных образцов обладает у-+35%%-А1203. Селективность образцов чистого у-А1203 с добавкой %-А1203 практически одинакова при температурах ниже 300оС. Различие в селективности наблюдается при температурах выше 350оС и может объясняться различием как текстурных (объем пор и их распределение по размерам), так и поверхностных кислотно-основных свойств носителей.

Влияние текстурных свойств на селективность процесса более ярко проявляется на а-А1203, для которого падение селективности (с 100% до 90%) наблюдается уже при повышении температуры с 200 до 250оС. Известно, что влияние пористой структуры катализаторов на селективность процесса окисления Н28 [27-29] связано с возможно-

стью капиллярной конденсации в узких порах паров серы, которая далее сама катализирует окисление сероводорода преимущественно с образованием элементной серы. Капиллярная конденсация наблюдалась, к примеру, на цеолитах и активированном угле [30].

Наблюдаемые температурные зависимости степени превращения и селективности могут указывать как на роль различных типов кислотноосновных центров алюмооксидных носителей, принимающих участие в адсорбции H2S, так и на различие в механизме протекания процесса окисления H2S. При температурах 200-300оС наблюдается линейный рост степени превращения H2S с увеличением количества ЛКЦ промежуточной силы, которые свойственны образцам, содержащим %-фазу. Модифицирование поверхности у-15%%-Al2O3 добавкой сульфат-иона (~10 мас.%) приводит, согласно ИК спектрам адсорбированного СО, к полному подавлению ЛКЦ промежуточной силы. Подавление ЛКЦ промежуточной силы приводит к снижению активности сульфатирован-ного образца по сравнению с исходным при температурах ниже 250oC. В области температур выше 300оС влияние сульфат-иона как на конверсию H2S, так и на селективность процесса нивелируется. Это может указывать на изменение механизма окисления H2S.

Обобщая большой массив полученных данных можно заключить, что ЛКЦ промежуточной силы вносят основной вклад в каталитическую активность различных модификаций Al2O3, причем этот вклад изменяется в зависимости от температуры и наиболее существен при температурах ниже 300оС. Следовательно, в зависимости от температуры проведения процесса каталитического окисления H2S, меняются требования к кислотно-основным свойствам Al2O3. При температурах ниже 300оС могут быть рекомендованы катализаторы, имеющие высокую концентрацию ЛКЦ промежуточной силы, т.е. y-Al2O3, содержащий разупорядочную %-фазу Al2O3.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Исмагилов, З.Р. Сжигание топлив и каталитические генераторы тепла / З. Р. Исмагилов, Г. К. Бо-

ресков, Е. А. Левицкий // ЖВХО им. Менделеева, 1984. - Т. 29. - № 4. - С. 379-386.

2. Ismagilov, Z.R. Catalytic Fuel Combustion. A Way of Reducing Emissions of Nitrogen Oxides / Z. R.

Ismagilov, M. A. Kerzhentsev // Catal. Rev. - Sci. Eng., 1990. - V. 32. - No. 1-2. - P. 51-91.

3. Ismagilov, Z.R. Direct Selective Oxidation of Hydrogen Sulphide to Sulphur the Process for Environmental Protection / Z. R. Ismagilov, S. R. Khairulin, F. R. Ismagilov // Oil&Gas J., 1994. - V. 7. - P. 81-82.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Gamson, B. W. Sulfur from Hydrogen Sulfide / B. W. Gamson, R. H. Elkins // Chemical Engineering Progress, 1953. - V. 49. - P. 203-215.

5. Klein, J. Catalytic Oxidation of Hydrogen Sulphide on Activated Carbons / J. Klein, K.-D. Henning // Fuel, 1984. - V. 63. - N. 8. - P. 1064-1067.

6. Pan, Zhenglu Kinetics of the Self-Fouling Oxidation of Hydrogen Sulfide on Activated Carbon / Pan Zhenglu, Hung Shan Weng, Feng Hau-yn, J. M. Smith // AIChE Journal, 1984. - V. 30. - N. 6. - P. 1021-1025.

7. Swinarski, A. Effect of pore size on the catalytic properties of activated carbon / A. Swinarski, A. Zyt-kowicz // Rev. Roum. Chim., 1974. - V. 19. - N. 12. - P. 1877-1881.

8. Заявка №51-16386, Япония, МКИ3 C 01 B 17/04. Способ получения серы из сероводорода -Опубл. в 1976 г.

Выводы

Фазовый состав исходного А1203 (а-, у-, %-) оказывает существенное влияние на активность в реакции окисления Н28. Обнаружена тенденция увеличения каталитической активности у-А1203 при температурах 200-300°С, в том числе и модифицированного ионом Mg2+, в присутствии %-фазы А12°3.

Кислотные свойства поверхности а-А1203, у-А1203, у-+%-А1203 исследованы методом ИК спектроскопии по адсорбции СО. Было показано, что на а- и у-А1203 наблюдаются сильные ЛКЦ, характеризующиеся частотой колебания СО более 2200 см-1 и промежуточные с частотой колебаний 2186 см-1. На у-А1203, содержащем %-фазу, наблюдаются ЛКЦ только промежуточной силы (2186 см-1). Показано, что взаимодействие Н28 со всеми модификациями А1203 (а-,у-,у-+%-) приводит к появлению поверхностных соединений 80х с полосами поглощения в районе 1100 см-1, а также неорганических сульфатов, характеризующихся высокочастотными полосами поглощения (1232 и 1349 см-1). На образцах а- и у-А1203, имеющих сильные ЛКЦ, дополнительно образуются неорганические сульфаты с полосами поглощения в районе 1265 и 1330 см-1.

Сравнение каталитической активности и селективности образцов А1203 с данными ИК спектроскопии позволяют предположить, что адсорбция Н28 протекает в основном на ЛКЦ промежуточной силы. Образец А1203, содержащий %-фазу характеризуется высоким содержанием ЛКЦ промежуточной силы и обладает высокой каталитической активностью. При температурах ниже 300оС могут быть рекомендованы образцы, имеющие высокую концентрацию ЛКЦ промежуточной силы, т.е. у-А1203, содержащий разупорядочную %-фазу А1203.

9. Маршнева, В.И. Каталитическая активность оксидов металлов в реакции окисления сероводорода кислородом и диоксидом серы / В. И. Маршнева, В. В. Мокринский // Кинет. Катал., 1988. - Т. 29. - № 4. - С. 989-993.

10. Исмагилов, З.Р. Одностадийные Каталитические Методы Очистки Кислых Газов от Сероводорода / З. Р. Исмагилов, М. А. Керженцев, С. Р. Хайрулин, В. В. Кузнецов // Химия в интересах устойчивого развития, 1999. - Т. 7. - № 4. - С. 375-396.

11. Batygina, M.V. Studies of supported oxide oxide catalysts in the direct selective oxidation of hydrogen sulfide / M. V. Batygina, N. M. Dobrynkin, O. A. Kirichenko, S. R. Khairulin, Z. R. Ismagilov // React. Kinet. Catal. Lett., 1992. - V. 48. - N. 1. - P. 55-63.

12. Koryabkina, N.A. Influence on the method of alumina modification on formation of low-temperature solid solutions in magnezia-alumina systems / N. A. Koryabkina, Z. R. Ismagilov, R. A. Shkrabina et.al. // Appl. Catal., 1991. - V. 91. - P. 63.

13. Алхазов, Т.Г. Прямое гетерогенно-каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу / Т. Г. Алхазов, А. А. Вартанов // Известия ВУЗов. Нефть и газ, 1981. - № 3. - С. 45-49.

14. Van den Brink, P.J. Study of the reaction of hydrogen sulfide oxidation on vanadia catalysts : Ph.D Thesis - University of Utrecht, The Netherlands, 1992.

15. Reshetenko, T.V. Study of the reaction of high-temperature H2S decomposition on metal oxides (y-Al2O3, a-Fe2O3, V2O5) / T. V. Reshetenko, S. R. Khairulin, Z. R. Ismagilov, V. V. Kuznetsov // Intern. J. Hydrogen Energy, 2002. - V. 27. - N. 4. - P. 387-394.

16. Машкина, А.В. Гетерогенный катализ в химии органических соединений серы. - Новосибирск: Наука, 1977. - 339 с.

17. Shepeleva, M.N. Improvement of the hydrocarbon-ammonia granulation method for production of spherical Al2O3 with variable properties / M. N. Shepeleva, R. A. Shkrabina, Z. R. Ismagilov // Technology Today, 1990. - N. 3. - P. 150.

18. Ismagilov, Z.R. New technology for production of spherical alumina supports for fluidized bed combustion / Z. R. Ismagilov, R. A. Shkrabina, N. A. Koryabkina // Catal. Today, 1999. - V. 47. - Р. 51-71.

19. Comparative study of spherirical alumina supports prepared from Al2O3 / R. A. Shkrabina, Z. R. Ismagilov, M. N. Shepeleva et.al. // Recent Develop. In Catalysis. Proc. 10. Nat. Sympos. Madrid: New Delhi, 1990. - P.30.

20. Паукштис, Е.А. Инфракрасная спектроскопия в гетерогенном кислотно-основном катализе, Новосибирск: Наука. Сиб. Отд., 1992. - 255 с.

21. Машкина, А. В. Активность основных центров катализаторов в реакции метанола с сероводородом / А. В. Машкина, Е. А. Паукштис, В. Н. Яковлева // Кинет. Катал., 1988. - Т. 29. - № 3. - С. 596-602.

22. Desyatov, I.V. IR spectroscopic studies of H2S adsorption on acid and base catalysts / I. V. Desyatov, E. A. Paukshtis, A. V. Mashkina // React. Kinet. Catal. Lett., 1990. - V. 41. - N. 1. - P. 161-165.

23. Saur, O. Infrared Study of Surface Modes on Alumina / O. Saur, T. Chevreau, J. Lamotte, J. Travert, J.-C. Lavalley // J. Chem. Soc. Faraday Trans. I, 1981. - V. 77. - N. 2. - P. 427-437.

24. Liu, C.L. The oxidizing properties of y-alumina: infrared studies of the adsorption of H2S and CS2 / C. L. Liu, T. T. Chuang, I. G. Dalla Lana // J. Catal., 1972. - V. 26. - N. 3. - P. 474-476.

25. Deo, I.G. Infrared studies of the adsorption and surface reactions of hydrogen sulfide and sulfur dioxide on some aluminas and zeolites / I. G. Deo, I. G. Dalla Lana, H.W. Habgood // J. Catal., 1971. - V. 21. - N. 3. -P. 270-281.

26. Yamaguchi, T. Structure of acid sites on sulfur-promoted iron oxide / T. Yamaguchi, T. Jin, K. Tanabe // J. Phys. Chem., 1986. - V. 90. - P. 3148-3152.

27. Bond, G.C. Heterogeneous Catalysis, Principles and Applications, 1987. - Oxford Science Publ. -P.W.Atkins et al. (eds.) Oxford.

28. Satterfield, C.N. Mass Transfer in Heterogeneous Catalysis. - M.I.T Press Cambridge, 1970.

29. Wheeler, A. // Adv.Catal. - Academic Press. New York, 1951. - P. 313.

30. Steijns, M. Catalytic oxidation of hydrogen sulfide. Influence of pore structure and chemical composition of various porous substances / M. Steijns, P. Mars // Ind. Chem. Prod. Res. Dev., 1977. - V. 16. - N. 1. - P. 35.

□Авторы статьи:

Яшник Кузнецов Исмагилов

Светлана Анатольевна Вадим Владимирович Зинфер Ришатович

к.х.н., с.н.с. Института ка- м.н.с. Института катализа чл.-корр. РАН, д.х.н., дир.

тализа СО РАН. СО РАН Института углехимии и химиче-

ского материаловедения СО РАН e-mail: [email protected] e-mail: [email protected] e-mail: Is-

[email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.