Ceria–Zirconia Supported Platinum Catalysts for Water Gas Shift Reaction: Influence of Support Composition

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study is presented on the influence of the composition of a ceria-zirconia support on the structure and the activity in water gas shift reaction of platinum catalysts (Pt/Ce0.75Zr0.25O2 и Pt/Ce0.4Zr0.5Y0.05La0.05O2). The structure diagnostics of the samples were performed using high-resolution transmission electron microscopy, powder X-ray diffraction, CO chemisorption and X-ray atomic pair distribution function method. It was shown that the catalysts contain highly dispersed platinum particles not exceeding 2 nm in size. Platinum particles supported on Ce0.75Zr0.25O2 are smaller due to the higher specific surface area of the support. The catalysts Pt/Ce0.75Zr0.25O2 and Pt/Ce0.4Zr0.5Y0.05La0.05O2 proved to have similar efficiency while having the same platinum content. It was assumed that the catalysts supported on Ce0.4Zr0.5Y0.05La0.05O2 demonstrate a slightly higher turnover frequency per platinum surface atom, but it is likely compensated by the difference in the supported metal particle size.

About the authors

A. M. Gorlova

Boreskov Institute of Catalysis; Novosibirsk State University

Author for correspondence.
Email: gorlova@catalysis.ru
Russia, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrientieva ave. 5; Russia, 630090, Novosibirsk, Pirogova str. 1

V. P. Pakharukova

Boreskov Institute of Catalysis; Novosibirsk State University

Email: gorlova@catalysis.ru
Russia, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrientieva ave. 5; Russia, 630090, Novosibirsk, Pirogova str. 1

O. A. Stonkus

Boreskov Institute of Catalysis; Novosibirsk State University

Email: gorlova@catalysis.ru
Russia, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrientieva ave. 5; Russia, 630090, Novosibirsk, Pirogova str. 1

V. N. Rogozhnikov

Boreskov Institute of Catalysis

Email: gorlova@catalysis.ru
Russia, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrientieva ave. 5

A. Y. Gladky

Boreskov Institute of Catalysis

Email: gorlova@catalysis.ru
Russia, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrientieva ave. 5

P. V. Snytnikov

Boreskov Institute of Catalysis

Email: gorlova@catalysis.ru
Russia, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrientieva ave. 5

D. I. Potemkin

Boreskov Institute of Catalysis; Novosibirsk State University

Email: gorlova@catalysis.ru
Russia, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrientieva ave. 5; Russia, 630090, Novosibirsk, Pirogova str. 1

References

  1. Матус Е.В., Нефедова Д.В., Сухова О.Б., Исмагилов И.З., Ушаков В.А., Яшник С.А., Никитин А.П., Керженцев М.А., Исмагилов З.Р. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 4. С. 532.
  2. Садыков В.А., Симонов М.Н., Беспалко Ю.Н., Боброва Л.Н., Еремеев Н.Ф., Арапова М.В., Смаль Е.А., Мезенцева Н.В., Павлова С.Н. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 5. С. 588.
  3. Park E.D., Lee D., Lee H.C. // Catal. Today. 2009. V. 139. № 4. P. 280.
  4. Ильичев А.Н., Быховский М.Я., Фаттахова З.Т., Шашкин Д.П., Федорова Ю.Е., Матышак В.А., Корчак В.Н. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 5. С. 654.
  5. Konishcheva M.V., Svintsitskiy D.A., Potemkin D.I., Rogozhnikov V.N., Sobyanin V.A., Snytnikov P.V. // ChemistrySelect. 2020. V. 5. № 3. P. 1228.
  6. Palma V., Ruocco C., Cortese M., Renda S., Meloni E., Festa G., Martino M. // Metals (Basel). 2020. V. 10. № 7. P. 1.
  7. Pal D.B., Chand R., Upadhyay S.N., Mishra P.K. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2018. V. 93. P. 549.
  8. LeValley T.L., Richard A.R., Fan M. // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. № 30. P. 16983.
  9. Gonzalez Castaño M., Reina T.R., Ivanova S., Centeno M.A., Odriozola J.A. // J. Catal. 2014. V. 314. P. 1.
  10. Ratnasamy C., Wagner J. // Catal. Rev. Sci. Eng. 2009. V. 51. № 3. P. 325.
  11. Wu Z., K.P. Mann A., Li M., H. Overbury S. // J. Phys. Chem. C. 2015. V. 119. № 13. P. 7340.
  12. González-Castaño M., Ivanova S., Ioannides T., Centeno M.A., Odriozola J.A. // Catal. Sci. Technol. 2017. V. 7. № 7. P. 1556.
  13. Li Y., Kottwitz M., Vincent J.L., Enright M.J., Liu Z., Zhang L., Huang J., Senanayake S.D., Yang W.C.D., Crozier P.A., Nuzzo R.G., Frenkel A.I. // Nat. Commun. 2021. V. 12. № 1. P. 1.
  14. Meira D.M., Ribeiro R.U., Mathon O., Pascarelli S., Bueno J.M.C., Zanchet D. // Appl. Catal. B: Env. 2016. V. 197. P. 73.
  15. Yuan K., Guo Y., Lin Q.L., Huang L., Ren J.T., Liu H.C., Yan C.H., Zhang Y.W. // J. Catal. 2021. V. 394. P. 121.
  16. Lee K.J., Kim Y., Lee J.H., Cho S.J., Kwak J.H., Moon H.R. // Chem. Mater. 2017. V. 29. № 7. P. 2874.
  17. Devaiah D., Reddy L.H., Park S.E., Reddy B.M. // Catal. Rev. Sci. Eng. 2018. V. 60. № 2. P. 177.
  18. Mamontov E., Egami T., Brezny R., Koranne M., Tyagi S. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. № 47. P. 11110.
  19. Li J., Liu X., Zhan W., Guo Y., Guo Y., Lu G. // Catal. Sci. Technol. 2016. V. 6. № 3. P. 897.
  20. Song L., Zhu L., Li L. // Crystals. 2018. V. 8. P. 261.
  21. Deshpande P.A., Hegde M.S., Madras G. // Appl. Catal. B: Env. 2010. V. 96. № 1–2. P. 83.
  22. Ricote S., Jacobs G., Milling M., Ji Y., Patterson P.M., Davis B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2006. V. 303. № 1. P. 35.
  23. Lee K., Knoblauch N., Agrafiotis C., Pein M., Roeb M., Sattler C. // Open Ceram. 2022. V. 10. P. 100269.
  24. Yuan K., Sun X.C., Yin H.J., Zhou L., Liu H.C., Yan C.H., Zhang Y.W. // J. Energy Chem. 2022. V. 67. P. 241.
  25. Li S., Deng J., Wang J., Chen Y., Li Y. // J. Rare Earths. 2022. https://doi.org/10.1016/j.jre.2022.11.009
  26. Duarte de Farias A.M., Nguyen-Thanh D., Fraga M.A. // Appl. Catal. B: Env. 2010. V. 93. № 3–4. P. 250.
  27. Sartoretti E., Novara C., Chiodoni A., Giorgis F., Piumetti M., Bensaid S., Russo N., Fino D. // Catal. Today. 2022. V. 390–391. P. 117.
  28. Andreeva D., Idakiev V., Tabakova T., Ilieva L., Falaras P., Bourlinos A., Travlos A. // Catal. Today. 2002. V. 72. № 1–2. P. 51.
  29. Tabakova T., Ilieva L., Ivanov I., Manzoli M., Zanella R., Petrova P., Kaszkur Z. // J. Rare Earths. 2019. V. 37. № 4. P. 383.
  30. Andreeva D., Ivanov I., Ilieva L., Abrashev M.V., Zanella R., Sobczak J.W., Lisowski W., Kantcheva M., Avdeev G., Petrov K. // Appl. Catal. A: Gen. 2009. V. 357. № 2. P. 159.
  31. Kaur T., Singh K., Kolte J. // Mater. Today Proc. 2022. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.11.331
  32. Chanapattharapol K.C., Krachuamram S., Kidkhunthod P., Poo-arporn Y. // Solid State Sci. 2020. V. 99. P. 106066.
  33. Ballauri S., Sartoretti E., Hu M., D’Agostino C., Ge Z., Wu L., Novara C., Giorgis F., Piumetti M., Fino D., Russo N., Bensaid S. // Appl. Catal. B: Env. 2023. V. 320. P. 121 898.
  34. Shi J., Li H., Genest A., Zhao W., Qi P., Wang T., Rupprechter G. // Appl. Catal. B: Env. 2022. V. 301. P. 120 789.
  35. Poggio-Fraccari E., Mariño F., Laborde M., Baronetti G. // Appl. Catal. A: Gen. 2013. V. 460–461. № 3. P. 15.
  36. Shoynkhorova T.B., Simonov P.A., Potemkin D.I., Snytnikov P.V., Belyaev V.D., Ishchenko A.V., Svintsitskiy D.A., Sobyanin V.A. // Appl. Catal. B: Env. 2018. V. 237. P. 237.
  37. Gorlova A.M., Panafidin M.A., Shilov V.A., Pakharukova V.P., Snytnikov P.V., Potemkin D.I. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 32. P. 12015.
  38. Egami T., Billinge S.J.L. Underneath the Bragg Peaks. Pergamon Materials Series, Elsevier, 2012.
  39. Pakharukova V.P., Moroz É.M., Zyuzin D.A. // J. Struct. Chem. 2010. V. 51. № 2. P. 274.
  40. Moroz E.M., Pakharukova V.P., Shmakov A.N. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A. Accel. Spectrom. Detect. Assoc. Equip. 2009. V. 603. № 1–2. P. 99.
  41. Qiu X., Thompson J.W., Billinge S.J.L. // J. Appl. Crystallogr. 2004. V. 37. № 4. P. 678.
  42. Farrow C.L., Juhas P., Liu J.W., Bryndin D., Božin E.S., Bloch J., Proffen T., Billinge S.J.L. // J. Phys. Condens. Matter. 2007. V. 19. № 33. P. 335219.
  43. Inorganic Crystal Structure Database (ICSD-for-WWW), Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe, Germany 2007.
  44. Masadeh A.S., Božin E.S., Farrow C.L., Paglia G., Juhas P., Billinge S.J.L., Karkamkar A., Kanatzidis M.G. // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. № 11. P. 115413.
  45. Kunwar D., Zhou S., DeLaRiva A., J. Peterson E., Xiong H., Isidro Pereira-Hernández X., C. Purdy S., ter Veen R., H. Brongersma H., T. Miller J., Hashiguchi H., Kovarik L., Lin S., Guo H., Wang Y., K. Datye A. // ACS Catal. 2019. V. 9. № 5. P. 3978.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (273KB)
3.

Download (492KB)
4.

Download (190KB)
5.

Download (2MB)
6.

Download (206KB)
7.

Download (62KB)


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».