Application of kinetic coupling of methane dry reforming and self-oscillatory methane oxidation over Ni for increasing yields of hydrogen and synthesis gas

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The effect of the content of supported manganese on the structural properties and activity in the oxidation reactions of CO and propane for the MnОx/Zr0.4Ce0.6 catalysts prepared by the impregnation method has been studied. It was found that an increase in manganese content to 3.6% wt. (molar ratio Mn/(Zr + Ce) ≤ 0.1) leads to an increase in the catalytic activity of MnОx/Zr0.4Ce0.6 in oxidation reactions. In the case of a higher manganese concentration, the activity changes slightly. According to the XRD, TPR-H2, XPS and EPR, an increase in the amount of supported manganese for samples with Mn/(Zr + Ce) ≤ 0.1 is accompanied by a change in the lattice constant of the support, an increase in the amount of weakly bound oxygen, as well as the quantity of oxygen vacancies in the structure of cerium oxide. These changes are due to the incorporation of manganese into the structure of the support and the possible formation of highly dispersed particles of MnОx on its surface which ensures an increase in catalytic activity. Stabilization of catalytic activity with a further increase in the amount of supported manganese correlates with a slight change in the amount of weakly bound oxygen and oxygen vacancies of the support due to the appearance and subsequent increase in the content of the less active Mn2O3 phase.

About the authors

V. Yu. Bychkov

Semenov Institute of Chemical Physics RAS

Email: bychkov@chph.ras.ru
Kosygina str., 4, Moscow, 119991

Yu. P. Tyulenin

Semenov Institute of Chemical Physics RAS

Email: bychkov@chph.ras.ru
Kosygina str., 4, Moscow, 119991

Yu. A. Gordienko

Semenov Institute of Chemical Physics RAS

Email: bychkov@chph.ras.ru
Kosygina str., 4, Moscow, 119991

O. N. Silchenkova

Semenov Institute of Chemical Physics RAS

Email: bychkov@chph.ras.ru
Kosygina str., 4, Moscow, 119991

M. M. Slinko

Semenov Institute of Chemical Physics RAS

Email: bychkov@chph.ras.ru
Kosygina str., 4, Moscow, 119991

V. N. Korchak

Semenov Institute of Chemical Physics RAS

Author for correspondence.
Email: bychkov@chph.ras.ru
Kosygina str., 4, Moscow, 119991

References

  1. Bradford M.C.J., Vannice M.A. // Catal. Rev. Sci. Eng. 1999. V. 41. P. 1.
  2. Крылов О.В. // Российский химический журнал. 2000. Т. 44. № 1. С. 19. (Krylov O.V. // Ross. Khim. Zh. 2000. V. 44. P. 19.)
  3. Shah Y.T., Gardner T.H. // Catal. Rev. Sci. Eng. 2014. V. 56. P. 476.
  4. Jang W.-J., Shim J.-O., Kim H.-M., Yoo S.-Y., Roh H.-S. // Catal. Today. 2019. V. 324. P. 15.
  5. Крючкова Т.А., Шешко Т.Ф., Кость В.В., Числова И.В., Яфарова Л.В., Зверева И.А., Лядов А.С. // Нефтехимия. 2020. Т. 60. № 5. С. 663.
  6. Грабченко М.В., Дорофеева Н.В., Лапин И.Н., La Parola V., Liotta L.F., Водянкина О.В. // Кинетика и катализ. 2021. T. 62. № 6. C. 718.
  7. Дорофеева Н.В., Харламова Т.С., Парола В. Ла., Лиотта Л.Ф., Водянкина О.В. // Докл. РАН. Химия, науки о материалах. 2022. Т. 505. № 1. С. 83.
  8. Дедов А.Г., Шляхтин О.А., Локтев А.С., Мазо Г.Н., Малышев С.А., Тюменова С.И., Баранчиков А.Е., Моисеев И.И. // Докл. АН. 2017. Т. 477. № 4. С. 425.
  9. Цодиков М.В., Тепляков В.В., Федотов А.С., Козицына Н.Ю., Бычков В.Ю., Корчак В.Н., Моисеев И.И. // Изв. АН. Сер. хим. 2011. № 1. С. 54.
  10. Бухаркина Т.В., Гаврилова Н.Н., Крыжановский А.С., Скудин В.В., Шульмин Д.А. // Мембраны и мембранные технологии. 2013. Т. 3. № 2. С. 139.
  11. Касацкий Н.Г., Найбороденко Ю.С., Китлер В.Д., Аркатова Л.А., Курина Л.Н., Галактионова Л.В., Голобоков Н.Н. Патент RU2351392 C1, 2009.
  12. Дедов А.Г., Локтев А.С., Мухин И.Е., Караваев А.А., Тюменова С.И., Баранчиков А.Е., Иванов В.К., Маслаков К.И., Быков М.А., Моисеев И.И. // Нефтехимия. 2018. Т. 58. № 2. С. 156.
  13. Галактионова Л.В., Аркатова Л.А., Курина Л.Н., Горбунова Е.И., Белоусова В.Н., Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. // Журн. физ. химии. 2008. Т. 82. № 2. С. 271‒275.
  14. Платонов Е.А., Братчикова И.Г., Ягодовский В.Д., Мурга З.В. // Журн. физ. химии. 2017. Т. 91. № 8. С. 1302.
  15. Тарасов А.Л., Ткаченко О.П., Кириченко О.А., Кус- тов Л.М. // Изв. АН. Сер. хим. 2016. № 12. С. 2820.
  16. Rahimi A.R., AleEbrahimH., SohrabiM., Nouri S.M.M. // Kinet. Catal. 2023. V. 64. № 5. Р. 578.
  17. AhnS., LittlewoodP., LiuY., Marks T.J., Stair P.C. // ACS Catal. 2022. V. 12. P. 10522.
  18. Zhang M., Zhang J., Zhang Q., Han Y. // Appl. Catal. A: Gen. 2022. V. 639. Art. 118639.
  19. Yang E., Nam E., Jo Y., An K. // Appl. Catal. B: Environ. 2023. V. 339. Art. 123152.
  20. Wen F., Xu C., Huang N., Wang T., Sun X., Li H., Zhang R., Xia G. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 69. P. 1481.
  21. Marinho A.L.A., Rabelo-Neto R.C., Bion N., Toniolo F.S., Noronha F.B. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 1. P. 1151.
  22. Ghany M.A.A., Alsaffar M.A., Mageed A.K., Suk-kar K.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 76. P. 386.
  23. Zhang J., Fan H., Wang Y., Li R., Ma Q., Zhao T.-S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 51. P. 399.
  24. Hu J., Galvita V.V., Poelman H., Detavernier C., Marin G.B. // Appl. Catal. B: Environ. 2018. V. 231. P. 123.
  25. Stroud T., Smith T.J., Saché E.L., Santos J.L., Centeno M.A., Arellano-Garcia H., Odriozola J.A., Reina T.R. // Appl. Catal. B: Environ. 2018. V. 224. P. 125.
  26. Löfberg A., Guerrero-Caballero J., Kane T., Rubbens A., Jalowiecki-Duhamel L. // Appl. Catal. B: Environ. 2017. V. 212. P. 159.
  27. Tian M., Wang C., Han Y., Wang X. // ChemCatChem. 2021. V. 13. P. 1615.
  28. Huang J., Liu W., Yang Y., Liu B. // ACS Catal. 2018. V. 8. P. 1748.
  29. Deng G., Zhang G., Zhu X., Guo Q., Liao X., Chen X., Li K. // Appl. Catal. B: Environ. 2021. V. 289. Art. 120033.
  30. LiM., van Veen A.C. // Appl. Catal. A: Gen. 2018. V. 550. P. 176.
  31. Bychkov V.Yu., Tyulenin Yu.P., Korchak V.N. Method to accelerate catalytic reaction of methane dry reforming over nickel. Patent RU2806145, 2023.
  32. Bychkov V.Yu., Tulenin Yu.P., Gordienko Yu.A., Sil’chenkova O.N., Korchak V.N. // Kinet. Catal. 2024. V. 65. № 4. P. 405.
  33. Zhang X.L., Hayward D.O., Mingos D.M.P. // Catal. Lett. 2002. V. 83. P. 149.
  34. Zhang X.L., Hayward D.O., Mingos D.M.P. // Catal. Lett. 2003. V. 86. P. 235.
  35. Tulenin Yu.P., Sinev M. Yu., Savkin V.V., Korchak V.N. // Catal. Today. 2004. V. 91—92. P. 155.
  36. Bychkov V. Yu., Tulenin Yu.P., Korchak V.N., Apte-kar E.L. //Appl. Catal. A: Gen. 2006. V. 3042. P. 21.
  37. Сараев А.А., Косолобов С.С., Каичев В.В., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ, 2015. Т. 56. № 5. С. 606.
  38. Saraev A.A., Vinokurov Z.S., Kaichev V.V., Shmakov A.N., Bukhtiyarov V.I. // Catal. Sci. Technol. 2017. V. 7. Art. 16461649.
  39. Bychkov V. Yu., Tyulenin Yu. P., Firsova A.A., Shafranovsky E.A., Gorenberg A. Ya., Korchak V.N. // Appl. Catal. A: Gen. 2013. V. 453. P. 71.
  40. Bychkov V. Yu., Tulenin Yu. P., Slinko M.M., Gorenberg A. Ya., Korchak V.N. // Catal. Lett. 2017. V. 147. P. 2664.
  41. Slinko M.M., Korchak V.N., Peskov N.V. // Appl. Catal. A: Gen. 2006. V. 303. P. 258.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


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».