Structure and Activity of Catalytic Systems Synthesized by Precipitation in Subcritical Water in the Fischer–Tropsch Liquid-Phase Synthesis

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Modern developments in the field of creating fuels from alternative sources are aimed at producing liquid gasoline-type hydrocarbons with high yield. Fischer–Tropsch synthesis (FTS) is a well–known method for more than a hundred years that allows to obtain a wide range of hydrocarbons from carbon and hydrogen oxides. In this work, three metal-containing catalytic systems deposited on super-crosslinked polystyrene (HPS) have been synthesized (2% Fe– HPS, 1% Ru– HPS and 2% Fe–1% Ru– HPS) by precipitation in subcritical water, and their catalytic effect in the process of liquid-phase FTS was studied. The addition of Ru to the Fe-containing catalyst leads to an increase in the dispersion of active phase particles and, consequently, an increase in the activity of the catalytic system. The bimetallic catalyst 2% Fe–1% Ru–HPS showed a catalytic activity 1.5 times higher than that of the sample 2%Fe–HPS, selectivity with respect to alkanes C5–C11 was 98.5 mol. %. Based on data from kinetic experiments and physico-chemical studies of the bimetallic catalyst, a scheme for the liquid phase process was proposed. the Fischer–Tropsch synthesis.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

M. Markova

Tver State Technical University; Tver State University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: mashulikmarkova@gmail.com
Ресей, A. Nikitin str., 22, Tver, 170026; Zhelyabova str., 33, Tver, 170100

A. Stepacheva

Tver State Technical University

Email: mashulikmarkova@gmail.com
Ресей, A. Nikitin str., 22, Tver, 170026

A. Bykov

Tver State Technical University

Email: mashulikmarkova@gmail.com
Ресей, A. Nikitin str., 22, Tver, 170026

Y. Larichev

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: mashulikmarkova@gmail.com
Ресей, Acad. Lavrentieva ave., 5, Novosibirsk, 630090

V. Doluda

Tver State Technical University

Email: mashulikmarkova@gmail.com
Ресей, A. Nikitin str., 22, Tver, 170026

O. Tkachenko

N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry RAS

Email: mashulikmarkova@gmail.com
Ресей, Leninsky prosp., 47, Moscow, 119991

M. Sulman

Tver State Technical University

Email: mashulikmarkova@gmail.com
Ресей, A. Nikitin str., 22, Tver, 170026

Әдебиет тізімі

  1. van Steen E., Claeys M. // Chem. Eng. Technol. 2008. V. 31. P. 655.
  2. Tijmensen M.J.A., Faaij A.P.C., Hamelinck C.N., van Hardeveld M.R.M. // Biomass Bioenergy. 2002. V. 23. P. 129.
  3. Соломоник И.Г., Грязнов К.О., Пушина Е.А., Приходько Д.Д., Мордкович В.З. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 333. (Solomonik I.G., Gryaznov K.O., Pushina E.A., Prikhodko D.D., Mordkovich V.Z. // Kinet. Catal. 2022. V. 63. №. 3. P. 279.)
  4. Яковенко Р.Е., Зубков И.Н., Нарочный Г.Б., Папета О.П., Денисов О.Д., Савостьянов А.П. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 2. С. 278. (Yakovenko R.E., Zubkov I.N., Narochniy G.B., Papeta O.P., Denisov O.D., Savost’yanov A.P. // Kinet. Catal. 2020. V. 61. 3. 2. P. 310.)
  5. Чернавский П.А., Панкина Г.В., Казанцев Р.В., Максимов С.В., Купреенко С.Ю., Харланов А.Н., Елисеев О.Л. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 363. (Chernavskii P.A., Pankina G.V., Maksimov S.V., Kupreenko S.Y., Kharlanov A.N., Kazantsev R.V., Eliseev O.L. // Kinet. Catal. 2022. V. 63. № 3. P. 304.)
  6. Buthelezi A.S., Tucker C.L., Heeres H.J., Shozi M.L., van de Bovenkamp H.H., Ntola P. // Res. Chem. 2024. V. 9. Art. 101623.
  7. Eran T.N., Guyot J., Boffito D.C., Patience G.S. // Chem. Eng. J. 2024. Vol. 500. Art. 156796.
  8. Gavrilović Lj., Kazi S.S., Oliveira A., Encinas O.L.I., Blekkan E.A. // Catal. Today. 2024. V. 432. Art. 114614.
  9. Gong J., Shen L., Liu Y., Qiao E., Liu L., Min F. // Fuel. 2024. V. 364. Art. 131125.
  10. Schulz H. // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 602. P. 117695.
  11. Shi B., Liao Y., Callihan Z.J., Shoopman B.T., Luo M. // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 602. P. 117607.
  12. Iglesia E., Soled S.L., Fiato R.A., Via G.H. // J. Catal. 1993. V. 143. P. 345.
  13. Raje A.P., O’Brien R.J., Davis B.H. // J. Catal. 1998. V. 180. № 1. P. 36.
  14. Ngantsoue-Hoc W., Zhang Y.Q., O’Brien R.J., Luo M.S., Davis B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2002. V. 236. P. 77.
  15. Bai L., Xiang H.W., Li Y.W., Han Y.Z., Zhong B. // Fuel. 2002. V. 81. P. 1577.
  16. Ma G., Wang X., Xu Ya., Wang Q., Wang J., Lin J., Wang H., Dong Ch., Zhang Ch., Ding M. // ACS Appl. Energy Mater. 2018. V. 1. № 8. P. 4304.
  17. Li S., Krishnamoorthy S., Li A., Meitzner G.D., Iglesia E. // J. Catal. 2002. V. 206. P. 202.
  18. Liuzzi D., P´erez-Alonso F.J., Rojas S. // Fuel. 2021. V. 293. P. 120435.
  19. Fraser I., Rabiua A.M., van Steen E. // Energy Procedia. 2016. V. 100. P. 210.
  20. Badoga S., Kamath G., Dalai A. // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 607. P. 117861.
  21. Alayata A., Echeverria E., Mcllroy D.N., McDonald A.G. // Fuel Proc. Technol. 2018. V. 177. P. 89.
  22. Liu X., Ma C., Zhao W., Zhang J., Chen J. // J. Fuel Chem. Technol. 2021. V. 49. № 10. P. 1504.
  23. Markova M.E., Stepacheva A.A., Kosivtsov Y.Y., Sidorov A.I., Matveeva V.G., Sulman M.G. // Rus. J. Phys. Chem. B. 2021. V. 15. P. 1120.
  24. Маркова М.Е., Гавриленко А.В., Степачёва А.А., Молчанов В.П., Матвеева В.Г., Сульман М.Г., Сульман Э.М. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 5. С. 624. (Markova M.E., Gavrilenko A.V., Stepacheva A.A., Molchanov V.P., Matveeva V.G., Sulman M.G., Sulman E.M. // Kinet. Catal. 2019. V. 60. № 5. P. 618.)
  25. Larichev Yu.V., Tuzikov F.V. // J. Appl. Cryst. 2013. V. 46. № 3. P. 752.
  26. Wagner C.D., Riggs W.M., Davis L.E., Moulder J.F., Muilenberg G.E. Handbook of X-Ray photoelectron spectroscopy. A reference book of standard data for use in X-ray photoelectron spectroscopy. Perkin‐Elmer Corp., Physical Electronics Division, Eden Prairie, Minnesota, USA, 1979. 261 p.
  27. Li C., Che W., Liu S.-Y., Liao G. // Mater. Today Chem. 2023. V. 29. Art. 101392.
  28. Bykov A.V., Demidenko G.N., Nikoshvili L.Zh., Sulman M.G., Kiwi-Minsker L. // Chem. Eng. Technol. 2021. V. 44. № 11. P. 1955.
  29. Schipanskaya E.O., Stepacheva A.A., Markova M.E., Rud D.V., Nikoshvili L.Zh., Sidorov A.I., Matveeva V.G., Sulman M.G. // Catal. Chem. Eng. Technol. 2021. V. 44. № 11. P. 2109.
  30. Stepacheva A.A., Sidorov A.I., Matveeva V.G., Sulman M.G., Sulman E.M. // Chem. Eng. Technol. 2019. V. 42. № 4. P. 780.
  31. Matveeva V.G., Stepacheva A.A., Shimanskaya E.I., Markova M.E., Sidorov A.I., Bykov A.V., Sul’man M.G., Sul’man E.M. // Rus. J. Phys. Chem. B. 2019. V. 13. № 6. P. 1044.
  32. Manaenkov O.V., Kislitsa O.V., Matveeva V.G., Kosivtsov Y.Y., Sulman M.G. // ChemChemTech. 2023. V. 66. № 8. P. 70.
  33. Stepacheva A.A., Lugovoy Y.V., Manaenkov O.V., Sidorov A.I., Matveeva V.G., Sulman M.G., Sulman E.M. // Pure Appl. Chem. 2020. V. 92. № 6. P. 817.
  34. Devadas A., Baranton S., Coutanceau C. // Front. Energy Res. 2020. V. 8. Art. 571704.
  35. Liu H., Xia G., Zhang R., Jiang P., Chen J., Chen Q. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 3686.
  36. Noberi C., Kaya C. // SN Appl. Sci. 2019. V. 1. P. 947.
  37. Liang C., Liu H., Zhou J., Peng X., Zhang H. // J. Chem. 2015. Art. 791829.
  38. Moradi Z., Ghorbani-Choghamarani A. // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 23967.
  39. Wang Y., Peng Z., Jiang W. // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2015. V. 26. P. 4880.
  40. Khoshsang H., Ghaffarinejad A., Kazemi H., Jabarian S. // J. Water. Environ. Nanotechnol. 2018. V. 3. № 3. P. 191.
  41. Grosvenor A.P., Kobe B.A., Biesinger M.C., Mclntyre N.S. // Surf. Interface Anal. 2004. V. 36. P. 1564.
  42. Lesiak B., Rangam N., Jiricek P., Gordeev I., Toth J., Kover L., Mohai M., Borowicz P. // Front. Chem. 2019. V. 7. P. 642.
  43. Ge X., Liu H., Ding X., Liu Y. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 3. P. 539.
  44. Srivatsa S.C., Kumar V.P., Viswanadham B., Amirineni S. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2015. V.15. № 7. P. 5403.
  45. Hadjiivanov K., Lavalley J.-C., Lamotte J., Mauge F., Saint-Just J., Che M. // J. Catal. 1998. V. 176. P. 415.
  46. McQuire M.W., Rochester C.H. // J. Catal. 1993. V. 141. P. 355.
  47. Mizushima T., Tohji K., Udagawa Y., Ueno A. // J. Am. Chem. Soc. 1990. V. 112. P. 7887.
  48. Kharlanov A.N., Pankina G.V., Lunin V.V. // Rus. J. Phys. Chem. 2019. V. 93. № 12. P. 1780.
  49. Johnston C., Jorgensen N., Rochester C.H. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. I. 1988. V. 84. № 1. P. 309.
  50. Bukur D.B., Todic B., Elbashir N. // Catal. Today. 2016. V. 275. P. 66.
  51. Hibbitts D.D., Loveless B.T., Neurock M., Iglesia E. // Angew. Chem. Int. Ed. 2013. V. 52. № 47. P. 12273.
  52. Carballo J.M.G., Finocchio E., García-Rodriguez S., Ojeda M., Fierro J.L.G., Busca G. // Catal. Today. 2013. V. 214. P. 2.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Particle size distribution obtained by SAXS for 2% Fe–SPS, 1% Ru–SPS and 2% Fe–1% Ru–SPS samples.

Жүктеу (18KB)
Метадеректер
3. Rice. 2. X-ray diffraction patterns of samples: SPS and 1% Ru–SPS (a), 2% Fe–1% Ru–SPS (b), and 10% Fe–1% Ru–SPS (c).

Жүктеу (55KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. High-resolution spectra for the Fe2p and Ru3d sublevels for the 2% Fe–SPS (a), 1% Ru–SPS (b), 2% Fe–1% Ru–SPS (c, d) and 2% Fe–1% Ru–SPS-ref (d, f) samples.

Жүктеу (154KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. IR diffuse reflectance spectra of CO adsorption for samples of 1% Ru–SPS (a), 2% Fe–SPS (b) and 2% Fe–1% Ru–SPS (c).

Жүктеу (54KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Kinetic curves of CO (a) and H2 (b) consumption in the Fischer–Tropsch synthesis in the presence of 1% Ru–SPS, 2% Fe–SPS and 2% Fe–1% Ru–SPS catalysts.

Жүктеу (30KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Curves of formation of liquid-phase Fischer–Tropsch synthesis products in the presence of 2% Fe–SPS (a), 1% Ru–SPS (b), 2% Fe–1% Ru–SPS (c) after 1.5 (●), 3 (○), 6 (▼) and 9 h (∆) from the beginning of the experiment.

Жүктеу (44KB)
Метадеректер
8. Scheme 1. Scheme of liquid-phase Fischer–Tropsch synthesis.

Жүктеу (50KB)
Метадеректер


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».