CC BY
12лению рефлексов оксида никеля N10, что свидетельствует о его окислении.
Ni
20
70
30 40 50 60
Угол дифракции 2©, град.
Рис. 1. Рентгенограммы образцов таблетированного катализатора, выдержанного на воздухе: 1 - менее 17±5 мин;
2 -25±8 мин; 3 -42±8 мин, 4 - 240 ± 10 мин Fig. 1. X-ray patterns of tableted catalyst samples seasoned in air: 1 - 17 ± 5 min; 2 - 25 ± 8 min; 3 - 42 ± 8 min; 4 - 240 ± 10 min
Таким образом, в случае использования методов анализа, требующих контакта с воздухом менее 20 мин, можно использовать предложенный метод подготовки катализатора.
R, отн. ед. 0^
0,6
0,4
0,2
0 t
t, мин
0 20 40
Рис. 2. Изменение относительной активности образцов таблетированного катализатора от времени взаимодействия с кислородом воздуха Fig. 2. The change in a relative activity of the tableted catalyst samples versus the time of interaction with atmospheric oxygen
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации (проект №1800).
ЛИТЕРАТУРА
1. Bao C.M. //Journal of Alloys and Compounds. 2009. Т. 481. N 1. С. 199-206.
Hu H. //Journal of Catalysis. 2006. Т. 237. N 1. С. 143-151. Dulle J., Nemeth S., Skorb E. V., Irrgang T., Senker J., Kempe R., Andreeva D.V. // Advanced Functional Materials. 2012. Т. 22. N 15. С. 3128-3135. Hu H. //Journal of Catalysis. 2004. Т. 221. N 2. С. 612-618. Улитин М.В., Барбов А.В., Шалюхин В.Г., Гостикин В П. // Журн. прикл. химии. 1993. Т. 66. № 3. С. 497-505; Ulitin M.V., Barbov A.V., Shalyukhin V.G., Gostikin V.P. // Zhurn. Prikl. Khimii. 1993. T. 66. N 3. P. 497-505 (in Russian).
2. 3.
НИИ Термодинамики и Кинетики химических процессов,
Кафедра физической и коллоидной химии, кафедра технологии неорганических веществ
4
УДК 544.723:546.11:544.47 Д.А. Прозоров, Н.Н. Смирнов, А.В. Афинеевский ВЕЛИЧИНЫ СОРБЦИИ ВОДОРОДА СКЕЛЕТНЫМ НИКЕЛЕВЫМ КАТАЛИЗАТОРОМ В ВОДЕ
(Ивановский государственный химико-технологический университет) е-mail: prozorovda@mail. ru
С помощью комплекса синхронного термического анализа и масс-спектроскопии получены величины общего содержания сорбированного водорода на скелетном никелевом катализаторе в воде. Прямым экспериментальным методом показано наличие не менее трех типов поверхностных комплексов «металл-водород» с различной энергией на скелетном никелевом катализаторе.
Ключевые слова: скелетный никель, масс-спектрометрия, водород, адсорбция
Проблема предвидения каталитического свойства переходных металлов и катализаторов на действия остается важнейшей и актуальной для их основе определяются адсорбционной способ-любых каталитических систем. Каталитические ностью активной поверхности по отношению к
участникам реакции. В случае адсорбции водорода, экспериментально доказано наличие различных адсорбционных состояний, обладающих различной реакционной способностью по отношению к органическим соединениям [1]. Таким образом, при разработке научно-обоснованных методов подбора оптимальных каталитических систем реакций гидрогенизации необходимо знать максимальные величины адсорбции отдельных форм водорода и непредельных соединений.
Цель настоящей работы заключалась в разработке метода определения величин общего содержания водорода на металлических катализаторах в жидких средах с помощью комплекса синхронного термического анализа и масс-спектро-скопии, в частности, определение максимальных величин содержания водорода на скелетном никелевом катализаторе в воде.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе использовали скелетный никелевый катализатор, полученный обработкой никель-алюминиевого сплава со средним радиусом частиц 4.8 мкм гидроксидом натрия по известной методике [2]. Активный катализатор имел удельную поверхность 90±2 м2/г, пористость 0.5±0.05, и обладал высокой активностью в реакциях жидко-фазной гидрогенизации различных классов непредельных соединений.
Подготовка образцов катализатора для синхронного термического и масс-спектрального анализа проводилась по следующей методике. Свежеприготовленный скелетный никелевый катализатор в воде насыщали водородом в реакторе жидкофазной гидрогенизации, при интенсивности перемешивания реакционной среды - 60 об. Далее катализатор в количестве не менее 15 мг переносили под слоем воды в платиновую кювету прибора синхронного термического анализа.
Комплекс синхронного термического анализа и масс-спектрометрии включает в себя: прибор синхронного термического анализа STA 449 F3 Jupiter® NETZSCH и масс-спектрометр QMS 403 C Aëolos®, систему дозирования реакционных газов PulseTA®, систему вакуумирования, а также высокотемпературную печь и сенсор для STA 449 F3 Jupiter®. Анализ образцов катализатора проводили при температурах 30^950 °С, в атмосфере аргона.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Экспериментальные данные, полученные в работе, позволяют рассчитать материальный ба-
ланс каталитических систем, результаты расчета представлены в таблице. Материальный баланс каталитических систем рассчитан с учетом вероятности возникновения осколков молекул по данным международной базы NIST, а также примесей в инертном газе, определенных хроматографиче-ским методом.
Таблица
Материальный баланс каталитической системы "скелетный никель - водород - вода" при 30 °С Table. The material balance of the catalytic system
"skeletal nickel - hydrogen - water" at 30 °С
Температура, °С
Молекулярные массы 30 30-950
составляющих катали- Количество составляющих
тическои системы, каталитической системы, мг
а.е.м. (количество водорода пересчитано на см3/г N1)
1 0,93 0,213
2 7,877 0,5б4
16 0,37
17 5,84б
18 25,390
19 0,025
20 0,07б
32 0,792
33 0,001
34 0,003
Скелетный никель 20,742
Масса пробы 53,257
Таким образом, разработана методика изучения адсорбционных свойств металлов и катализаторов на их основе в жидких средах по отношению к веществам - участникам реакций гидрогенизации, основанная на комплексе синхронного термического анализа и масс-спектроскопии. Полученные в работе данные подтверждают ранее сделанные выводы о наличии на поверхности скелетного никеля трех адсорбционных форм водорода.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации (проект №1800).
ЛИТЕРАТУРА
1. Прозоров Д. А., Лукин М.В. // Вестн. Твер. гос. ун-та. Сер.: химия. 2013. № 15. С. 168-174;
Prozorov D.A., Lukin M.V. // Vestn. Tver. gos. un-ta. Ser.: khimiya. 2013. N 15. Р. 168-174 (in Russian).
2. Улитин М.В., Барбов А.В., Шалюхин В.Г., Гостикин В П. // Журн. прикл. химии. 1993. Т. 66. № 3. С. 497-505; Ulitin M.V., Barbov A.V., Shalyukhin V.G., Gostikin V.P. // Zhurn. Prikl. Khimii. 1993. T. 66. N 3. P. 497-505 (in Russian).
НИИ Термодинамики и кинетики химических процессов, кафедра физической и коллоидной химии
