The Impact of Stoichiometry and Method of Synthesis of Powder Cu–Fe–Al Precursor on Stability and Activity of Ceramometals CuFeAlO/CuFeAl in High Temperature WGSR

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Ceramometal catalysts CuFeAlO/CuFeAl, obtained from various powdered Cu–Fe–Al precursors differing in stoichiometry and preparation method, were characterized by physicochemical methods and studied in the water gas shift reaction (CO + H2O ⇌ CO2 + H2). The catalysts are a monolith porous composites, in which metal particles are covered with an oxide shell. The sample Cu : Fe : Al = 45 : 22 : 33, synthesized from powder precursor in two stages was shown to be the most stable. At the first stage the mechanochemical melting of Cu and Fe powders was done. The mechanochemical treatment of obtained product and Al powder was performed at the second stage. This procedure provides the most homogeneous distribution of the components in the precursor. Initial and tested at 400°C ceramometal catalysts were characterized with XRD, SEM and XPS methods. It was revealed that the most active at 350°C catalysts after reductive treatment have Cu1+ and Fe3+ sites. The least active catalysts are completely reduced to Cu0 and partially – to Fe0. It was found that the activity at 330–400°C is determined not only by iron, but also by copper active centers on the surface of the catalysts, or their combined action. Two-stage mechanical activation, apparently, leads to a deeper chemical interaction of the components – Fe and Cu, which provides a higher activity of chromium-free CuFeAl ceramic-metal catalysts.

About the authors

S. F. Tikhov

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Author for correspondence.
Email: tikhov@catalysis.ru
Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Prosp. Akad. Lavrentieva, 5

K. R. Valeev

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: tikhov@catalysis.ru
Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Prosp. Akad. Lavrentieva, 5

S. V. Cherepanova

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: tikhov@catalysis.ru
Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Prosp. Akad. Lavrentieva, 5

A. N. Salanov

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: tikhov@catalysis.ru
Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Prosp. Akad. Lavrentieva, 5

A. A. Saraev

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: tikhov@catalysis.ru
Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Prosp. Akad. Lavrentieva, 5

V. V. Kaichev

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: tikhov@catalysis.ru
Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Prosp. Akad. Lavrentieva, 5

T. P. Minyukova

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: tikhov@catalysis.ru
Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Prosp. Akad. Lavrentieva, 5

References

  1. Baraj E., Ciahotný K., Hlinčík T. // Fuel. 2021. V. 288. P. 119817.
  2. Zhu M., Wachs I.E. // ACS Catal. 2016. V. 6. P. 722.
  3. Damma D., Smirniotis P.G. // Curr. Opin. Chem. Eng. 2018. V. 21. P. 103.
  4. Хасин А.А., Минюкова Т.П., Демешкина М.П., Баронская Н.А., Плясова Л.М., Кустова Г.Н., Зайковский В.И., Юрьева Т.М. // Кинетика и катализ. 2009. Т. 50. № 6. С. 871.
  5. Khassin A.A., Minyukova T.P., Plyasova L.M., Filonenko G.A., Yurieva T.M. / Catalysts Based on the Nanodispersed Metastable Iron Oxyhydroxide, 2-Line Ferrihydrite. Ch. 8 in: Advances in Nanotechnology. V. 2. Eds. Z. Bartul and J. Trenor. Nova Publishers, 2010. P. 347. ISBN: 978-1-60876-199-9.
  6. Zhu M., Wachs I.E. // Catal. Today. 2018. V. 311. P. 2.
  7. Bao Z., Ding W., Li Q. // Int. J. Hydrog. Eng. 2012. V. 37. I. 1. P. 951.
  8. Jeong D.-W., Jha A., Jang W.-J., Han W.-B., Roh H.-S. // Chem. Eng. J. 2015. V. 265. P. 100.
  9. Zhu M., Yalçına Ö., Wachs I.E. // Appl. Catal. B: Env. 2018. V. 232. P. 205.
  10. Meshkani F., Rezaei M. // Renew. Eng. 2015. V. 74. P. 588.
  11. Jeong D.-W., Subramanian V., Shim J.-O., Jang W.-J., Seo Y.-C., Roh H.-S., Gu J.H., Lim Y.T. // Catal. Lett. 2013. V. 143. P. 438.
  12. Na H.-S., Jeong D.-W., Jang W.-J., Shim J.-O., Roh H.-S. // Int. J. Hydrog. Eng. 2015. V. 40. I. 36. P. 122 68.
  13. Фирсова А.А., Морозова О.С., Воробьева Г.А., Леонов А.В., Кухаренко А.И., Чолах С.О., Курмаев Э.З., Корчак В.Н. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 2. С. 188.
  14. Морозова О.С., Фирсова А.А., Тюленин Ю.П., Воробьева Г.А., Леонов А.В. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 5. С. 741.
  15. Краснякова Т.В., Юрчило С.А., Моренко В.В., Носолев И.К., Глазунова Е.В., Хасбулатов С.В., Вербенко И.А., Митченко С.А. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 3. С. 359.
  16. Palma V., Ruocco C., Cortese M., Martino M. // Catalysts. 2019. V. 9. P. 991.
  17. Tikhov S.F., Minyukova T.P., Reshetnikov S.I., Valeev K.R., Vernikovskaya N.V., Salanov A.N., Cherepanova S.V., Sadykov V.A. // Chem. Eng. J. 2019. V. 374. P. 405.
  18. Tikhov S.F., Minyukova T.P., Valeev K.R., Cherepanova S.V., Salanov A.N., Bakina O.V., Pervikov A., Yakovlev I.V., Lapina O.B., Sadykov V.A. // ACS Omega. 2020. V. 5. P. 19928.
  19. Tikhov S.F., Minyukova T.P., Valeev K.R., Cherepanova S.V., Saraev A.A., Kaichev V.V., Aidakov E.E., Smorygo O.L., Vazhnova A.I., Mikutski V.A. // Int. J. Hydr. Energy. 2022.
  20. Tikhov S.F., Minyukova T.P., Valeev K.R., Cherepanova S.V., Salanov A.N., Shtertser N.V., Sadykov V.A. // Mater. Chem. Phys. 2019. V. 221. P. 349.
  21. Tikhov S.F. Valeev K.R., Cherepanova S.V., Zaikovskii V.I., Salanov A.N., Sadykov V.A., Dudina D.V., Lomovsky O.I., Petrov S.A., Smorygo O.L., Gokhale A. // Materials. 2022. V. 15. I. 6. P. 2087.
  22. Kaichev V.V., Chesalov Y.A., Saraev A.A., Tsapina A.M. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 19668.
  23. Dudina D.V., Lomovsky O.I., Valeev K.R., Tikhov S.F., Boldyreva N.N., Salanov A.N., Cherepanova S.V., Zaikovskii V.I., Andreev A.S., Lapina O.B., Sadykov V.A. // J. Alloys Comp. 2015. V. 629 P. 343.
  24. Fedorov A.V., Saraev A.A., Kremneva A.M., Selivanova A.V., Vorokhta M., Šmíd B., Bulavchenko O.A., Yakovlev V.A., Kaichev V.V. // ChemCatChem 2020. V. 12. № 19. P. 4911.
  25. McIntyre N.S., Zetaruk D.G. // Anal. Chem. 1977. V. 49. P. 1521.
  26. Hou M., Ma L., Ma H., Yue M. // J. Mater. Sci. 2017. V. 53. P. 1065.
  27. Ma L., Ma H., Han D., Qiu M., Guan Y., Hu Y. // Catalysts. 2018. V. 8. P. 415.
  28. Ye Y., Wang L., Zhang, S., Zhu Y., Shan F., Tao F. // Chem. Commun. 2013. V. 49. P. 4385.
  29. Tikhov S.F., Valeev K.R., Salanov A.N., Cherepanova S.V., Boldyreva N.N., Zaikovskii V.I., Sadykov V.A., Dudina D.V., Lomovsky O.I., Romanenkov V.E., Pyatsyushik E.E. // J. Alloy. Comp. 2018. V. 736. P. 289.
  30. Kameoka S., Tanabe T., Tsai A.P. // Appl. Catal. A: Gen. 2010. V. 375. P. 16.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (190KB)
4.

Download (180KB)
5.

Download (215KB)
6.

Download (168KB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».