The First Application of Palladium–Phosphorus Catalysts in the Direct Synthesis of Hydrogen Peroxide: Reasons for the Promoting Action of Phosphorus

L. B. Belykh; Белых Л. Б.; N. I. Skripov; Скрипов Н. И.; T. P. Sterenchuk; Стеренчук Т. П.; V. V. Akimov; Акимов В. В.; V. L. Tauson; Таусон В. Л.; M. N. Likhatski; Лихацкий М. Н.; E. A. Milenkaya; Миленькая Е. А.; T. A. Kornaukhova; Корнаухова Т. А.; F. K. Schmidt; Шмидт Ф. К.

doi:10.31857/S0453881123060023

Первое применение палладий-фосфорных катализаторов в прямом синтезе пероксида водорода: причины промотирующего действия фосфора

Авторы: Белых Л.Б.¹, Скрипов Н.И.¹, Стеренчук Т.П.¹, Акимов В.В.², Таусон В.Л.², Лихацкий М.Н.³, Миленькая Е.А.¹, Корнаухова Т.А.¹, Шмидт Ф.К.¹
Учреждения:
1. ФГБОУ ВО Иркутский государственный университет
2. ФГБУН Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
3. Институт химии и химической технологии СО РАН, обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН,
Выпуск: Том 64, № 6 (2023)
Страницы: 749-760
Раздел: СТАТЬИ
URL: https://journal-vniispk.ru/0453-8811/article/view/231821
DOI: https://doi.org/10.31857/S0453881123060023
EDN: https://elibrary.ru/KRESHI
ID: 231821

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

На основе совокупности данных рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), рентгенофазового анализа (РФА), просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (ПЭМ ВР) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС ИСП) рассмотрены основные причины промотирующего действия фосфора на свойства палладиевых катализаторов P-d–P/ZSM-5 в прямом синтезе Н₂О₂ из Н₂ и О₂ в мягких условиях. Показано, что введение фосфора в состав катализатора влияет на дисперсность, электронное состояние палладия в поверхностном слое и поверхностную концентрацию фосфат- и фосфит-ионов. Увеличению выхода Н₂О₂ благоприятствует рост дисперсности Pd–P-катализаторов, ингибирование побочного процесса разложения Н₂О₂ поверхностными фосфат- и фосфит-ионами и уменьшение растворимости водорода в твердых растворах фосфора в палладии.

Ключевые слова

прямой синтез Н₂О₂, палладий, промотор, фосфор, РФЭС, РФА, ПЭМ

Список литературы

Menegazzo F., Signoretto M., Ghedini E., Strukul G. // Catalysts. 2019. V. 9. № 3. P. 251.
Blanco-Brieva G., Desmedt F., Miquel P., Campos-Martin J.M., Fierro J.L.G. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 796.
Lewis R.J., Koy M., Macino M., Das M., Carter J.H., Morgan D.J., Davies T.E., Ernst J.B., Freakley S.J., Glorius F., Hutchings G.J. // J. Am. Chem. Soc. 2022. V. 144. P. 15431.
Barnes A., Lewis R.J., Morgan D.J., Davies T.E., Hutchings G.J. // Catal. Sci. Technol. 2022. V. 12. P. 1986.
Wang S., Gao K., Li W., Zhang J. // Appl. Catal. A: Gen. 2017. V. 531. P. 89.
Deguchi T., Yamano H., Takenouchi S., Iwamoto M. // Catal. Sci. Technol. 2018. V. 8. P. 1002.
Yoon J., Han G.-H., Lee M.W., Lee S.-H., Lee S.H., Lee K.-Y. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 604. 154464.
Shi Y., Elnabawy A.O., Gilroy K.D., Hood Z.D., Chen R., Wang C., Mavrikakis M., Xia Y. // ChemCatChem. 2022. V. 14. e202200475.
Blanco-Brieva1 G., Montiel-Argaiz M., Desmedt F., Miquel P., Campos-Martin J.M., Fierro G.J.L. // Top. Catal. 2017. V. 60. P. 1151.
Han G.H., Lee S.H., Hwang S.Y., Lee K.Y. // Adv. Energy Mater. 2021. V. 11. № 27. 2003121.
Chen L., Medlin J.W., Gronbeck H. //ACS Catal. 2021. V. 11. P. 2735.
Liu Y., McCue A.J., Li D. //ACS Catal. 2021. V. 11. P. 9102.
Ван Я., Нуждин А.Л., Шаманаев И.В., Бухтиярова Г.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 6. С. 743.
Журенок А.В., Марковская Д.В., Потапенко К.О., Черепанова С.В., Сараев А.А., Герасимов Е.Ю., Козлова Е.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 294.
Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Kornaukhova T.A., Milenkaya E.A., Schmidt F.K. // Mol. Catal. 2022. V. 528. 112509.
Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Москва: Мир, 1976. 572 с. (Gordon A.J., Ford R.A. The Chemist’s Companion. New-York: Wiley & Sons, 1972.)
Matthews J.C., Nashua N.H., Wood L.L. USA. Patent 3.474.464, 1969.
Скрипов Н.И., Белых Л.Б., Стеренчук Т.П., Корнаухова Т.А., Миленькая Е.А., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 2. С. 223. (Skripov N.I., Belykh L.B., Sterenchuk T.P., Kornaukhova T.A., Milenkaya E.A., Schmidt F.K. // Kinet. Catal. 2022. V. 63. № 2. P. 197.)
Yu S., Cheng X., Wang Y., Xiao B., Xing Y., Ren J., Lu Y., Li H., Zhuang H., Chen G. // Nature Commun. 2022. V. 13. P. 4737.
Hu B., Deng W., Li R., Zhang Q., Wang Y., Delplanque-Janssens F., Paul F., Desmedt F., Miquel P. // J. Catal. 2014. V. 319. P. 15.
Liang W., Fu J., Chen H., Zhang X., Deng G. // Mater. Lett. 2021. V. 283. 128857.
Смирнов М.Ю., Калинкин А.В., Симонов П.А., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 5. С. 602.
Lou Y., Ma J., Hu W., Dai Q., Wang L., Zhan W., Guo Y., Cao X.-M., Guo X.-M., Hu P., Lu G. // ACS Catal. 2016. V. 6. № 12. P. 8127.
Устюгов А.В., Корыпаева В.В., Обейдат З.З., Путин А.Ю., Шварц А.Л., Брук Л.Г. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 2. С. 258.
Белых Л.Б., Стеренчук Т.П., Скрипов Н.И., Акимов В.В., Таусон В.Л., Романченко А.С., Гвоздовская К.Л., Санжиева С.Б., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 6. С. 788. (Belykh L.B., Sterenchuk T.P., Skripov N.I., Akimov V.V., Tauson V.L., Romanchenko A.S., Gvozdovskaya K.L., Sanzhieva S.B., Shmidt F.K. // Kinet. Catal. 2019. V. 60. № 6. P. 808.)
Lei J., Niu R., Wang S., Li J. // Solid State Sci. 2020. V. 101. 106097.
Gabasch H., Unterberger W., Hayek K., Klotzer B., Kleimenov E., Teschner D., Zafeiratos S., Havecker M., Knop-Gericke A., Schlog R., Han J., Ribeiro F.H., Aszalos-Kiss B., Curtin T., Zemlyanov D. // Surf. Sci. 2006. V. 600. P. 2980.
Wu T., Kaden W.E., Kunkel W.A., Anderson S.L. // Surf. Sci. 2009. V. 603. P. 2764.
Koyano G., Yokoyama S., Misono M. // Appl. Catal. A: Gen. 1999. V. 188. P. 301.
Akolekar D.B., Bhargava S.K. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2005. V. 236. P. 77.
Белых Л.Б., Скрипов Н.И., Акимов В.В., Таусон В.Л., Степанова Т.П., Шмидт Ф.К. // ЖОХ. 2013. Т. 83. № 12. С. 1974.
Neyyathala A., Flecken F., Hanf S. // ChemPlusChem. 2023. V. 88. e202200431.
Xiong R., Zhao W., Wang Z., Zhang M. // Mol. Catal. 2021. V. 500. 111332.
Скрипов Н.И., Белых Л.Б., Белоногова Л.Н., Уманец В.А., Рыжкович Е.Н., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 5. С. 739. (Skripov N.I., Belykh L.B., Belonogova L.N., Umanets V.A., Ryzhkovich E.N., Schmidt F.K. // Kinet. Catal. 2010. V. 51. № 5. P. 714.)
Khoshkhoo M.S., Scudino S., Thomas J., Gemming T., Wendrock H., Eckert J. // Mater. Lett. 2013. V. 108. P. 343.
Lewis R.J., Hutchings G.J. // ChemCatChem. 2019. V. 11. P. 298.
Cao K., Yang H., Bai S., Xu Y., Yang C., Wu Y., Xie M., Cheng T., Shao Q., Huang X. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 1106.
Jeong H.E., Kim S., Seo M.-G., Lee D.-W., Lee K.-Y. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2016. V. 420. P. 88.
Adams J.S., Kromer M.L., Rodríguez-López J., Flaherty D.W. // J. Am. Chem. Soc. 2021. V. 143. P. 7940.
Chen L., Medlin J.W., Gronbeck H. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 2735.
Deschner B.J., Doronkin D.E., Sheppard T.L., Zimina A., Grunwaldt J.-D., Dittmeyer R. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. P. 3451.
Flanagan B.T.B., Biehl G.E., Clewley J.D., Kundqvist S., Anderson Y. // J.C.S. Faraday I. 1980. V. 76. P. 196.