Реферат: В настоящее время водород является перспективным вариантом топлива вследствие возможности его получения из возобновляемых источников энергии [1]. В качестве такого источника может выступать муравьиная кислота, которую можно получать из целлюлозы путем ее гидролиза или окисления. В связи с этим исследования по поиску активных и селективных катализаторов для разложения муравьиной кислоты с использованием различных носителей (оксида кремния, оксида алюминия и углеродных наноматериалов) являются актуальными. Целью работы являлось исследование активности и стабильности палладиевых катализаторов, нанесенных на углеродные нанотрубки, в реакции разложения муравьиной кислоты. Углеродные нанотрубки (УНТ) и допированные азотом N‐УНТ были синтезированы на Fe‐Ni катализаторе при 700 °С разложением этилена и этилен‐аммиачной смеси, соответственно [2]. Палладиевые катализаторы с содержанием металла 2 вес. % были получены методом пропитки по влагоёмкости из раствора ацетата палладия в ацетоне [3]. Стабильность катализаторов исследовали в условиях проведения реакции разложения муравьиной кислоты, нагрева в атмосфере водорода и после термической обработки в различных кислотах. Показано значительное увеличение активности катализатора 2%Pd/N‐УНТ по сравнению с 2%Pd/УНТ (TOF при 125 °С 0.14 и 0.02 с‐1, соответственно). Согласно РФЭС палладий в 2%Pd/УНТ присутствует только в металлическом состоянии, а в 2%Pd/N‐УНТ – в металлическом состоянии (~ 60%) и ионной форме (~ 40%), которая формируется вследствие взаимодействия палладия с пиридиноподобными центрами N‐УНТ. Высокая прочность закрепления ионной формы палладия подтверждается данными РФЭС при нагреве катализатора 2%Pd/N‐УНТ в атмосфере водорода до 500 °С и после его термической обработки различными кислотами (H2SO4 и 1 HNO3 : 3 HCl). Методами РФЭС и HAADF‐STEM обнаружено уменьшение концентрации металлического палладия до следовых количеств в 2%Pd/УНТ и полная отмывка металлического палладия при сохранении его ионной формы в 2%Pd/N‐УНТ. Продемонстрирована корреляция между высокой устойчивостью ионной формы палладия в 2%Pd/N‐УНТ и стабильностью катализатора в реакции разложения муравьиной кислоты во времени в отношении конверсии муравьиной кислоты и селективности по водороду. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ (17‐73‐30032).

Библиографическая ссылка: Ковалевская К.С. , Коробова А.Н. , Свинцицкий Д.А. , Стонкус О.А. , Подъячева О.Ю.
Исследование активности и стабильности палладиевых катализаторов, нанесенных на углеродные нанотрубки, в реакции разложения муравьиной кислоты
III Школа молодых учёных «Новые каталитические процессы глубокой переработки углеводородного сырья и биомассы» 01-04 окт. 2019