The paper investigates the process of “soft” mechanochemical synthesis of the CuO/ZnO/Al2O3 composite using copper/zinc hydroxocarbonates and aluminum oxide as feedstock. Using the methods of X-ray phase and synchronous thermal analysis, the patterns occurring at the stage of mechanochemical activation and further heat treatment have been studied. The effect of the mill's energy stress on the textural properties of the composite is shown. By the method of low-temperature adsorption-desorption of nitrogen, it was found that in the process of mechanochemical synthesis, the total specific surface of the samples changes slightly, while the nature of processing has a significant effect on such textural characteristics as pore size distribution, active surface and dispersion of copper. Using the thermoprogrammable reduction method, the temperature ranges of activation of the composite for its use as a catalyst were obtained. The positive effect of mechanical activation on the formation of the composite structure, hich makes it possible to use it as the main component of the catalyst for the production of ammonia, hydrogen and methanol, is shown.
Ruslan N. Rumyantsev – PhD in Engineering, senior researcher, Laboratory of Synthesis, Research and Testing of Catalytic and Adsorption Systems for Hydrocarbon Processing, Ivanovo State University of Chemical Technology, Ivanovo, Russia
Anastasia A. Smirnova – PhD student, Laboratory of Synthesis, Research and Testing of Catalytic and Adsorption Systems for Hydrocarbon Processing, Ivanovo State University of Chemical Technology, Ivanovo, Russia
Dmitry A. Prozorov – Grand PhD in Chem., senior researcher, Laboratory of Synthesis, Research and Testing of Catalytic and Adsorption Systems for Hydrocarbon Processing, Ivanovo State University of Chemical Technology, Ivanovo, Russia
Natalya E. Gordina – Grand PhD in Engineering, Professor of the Department of Technology of Inorganic Substances, Ivanovo State University of Chemical Technology, Ivanovo, Russia
Elvira L. Papulova – student, Ivanovo State University of Chemical Technology, Ivanovo, Russia
Elizaveta S. Morokhova – student, Ivanovo State University of Chemical Technology, Ivanovo, Russia
1. Сазонов И. В. Катализаторы синтеза метанола // Изв. высших учебных заведений. Нефть и газ. 2010. № 2. С. 117 – 122.
2. Тинку А., Шелеманов А. А., Евстропьев С. К. и др. Фотоактивные Cu-содержащие нанокомпозиты ZnO?ZnAl2O4 // Оптика и спектроскопия. 2022. Т. 130, Вып. 10. С. 1571 – 1577. DOI: 10.21883/OS.2022.10.53628.3275-22
3. Румянцев Р. Н., Курникова А. А., Ильин А. А. и др. Исследование условий керамического и механохимического синтеза композитов CuO/ZnO/Al2O3 // Стекло и керамика. 2023. Т. 96, № 9. С. 22 – 32. DOI: 10.14489/glc.2023.09.pp.022-032 [Rumyantsev R. N., Kournikova A. A., Ily’in A. A., et al. Study of the conditions for ceramic and mechanochemical synthesis of CuO/ZnO/?-Al2O3 composites // Glass Ceram. 2024. V. 80, No. 9. P. 370 – 377.]
4. Celik E., Oztoprak F., Ebeoglugil M. F., et al. Synthesis, characterization and optical properties of ZnO–CuO–Al2O3 semiconducting films on glass substrates by sol-gel technique // Usak University Journal of Material Sciences. 2012. V. 1, No. 2. Р. 147 – 172.
5. Youl Bae H., Man Choi G. Electrical and reducing gas sensing properties of ZnO and ZnO–CuO thin films fabricated by spin coating method // Sensors and Actuators B: Chemical. 1999. V. 55, No. 1. P. 47 – 54.
6. Chang J. F., Kuo H. H., Leu I. C., Hon M. H. The effects of thickness and operation temperature on ZnO:Al thin film CO gas sensor // Sensors and Actuators B. 2002. V. 84. P. 258 – 264. DOI: 10.1016/S0925-4005(02)00034-5
7. Ильин А. А., Смирнов Н. Н., Ильин А. П., Гордина Н. Е. Взаимодействие мелющих тел и оксидов металлов в процессе их механической активации // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2005. Т. 61, № 6. С. 83.
8. Комова З. В., Зрелова И. П., Вейнбендер А. Я. и др. Бессточная технология получения медьсодержащих катализаторов // Катализ в промышленности. 2007. № 5. С. 43 – 50.
9. Минюкова Т. П., Хасин А. А., Юрьева Т. М. Регулирование каталитических свойств медьсодержащих оксидных катализаторов // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59, № 1. С. 136 – 146.
10. Румянцев Р. Н., Батанов А. А., Цымбалист И. Н. и др. Исследование свойств CuO–ZnO–Al2O3 катализаторов для синтеза метанола // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2021. Т. 64, Вып. 10. С. 56 – 64. DOI: 10.6060/ivkkt.20216410.6441
11. Ильин А. А., Верес К. А., Иванова Т. В. и др. Синтез катализатора низкотемпературной конверсии монооксида углерода в производстве аммиака // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2021. Т. 64, Вып. 10. С. 91 – 97. DOI: 10.6060/ivkkt.20216410.6503
12. Tofighi G., Lichtenberg H., Gaur A., et al. Continuous synthesis of CuO/ZnO/Al2O3 nanoparticles in a co-precipitation reaction using a silicon based microfluidic reactor // React. Chem. Eng. 2022. V. 7, No. 3. P. 730 – 740.
13. Молодцова М. Ю., Добрыднев С. В. Условия получения основных карбонатов цинка из аммиачно-карбонатных водных растворов // Успехи в химии и химической технологии. 2013. Т. XXVII, № 7. С. 102 – 105.
14. Yarbrough R., Davis K., Dawood S., Rathnayake H. A sol-gel synthesis to prepare size and shape-controlled mesoporous nanostructures of binary (II – VI) metal oxides // RSC advances. 2020. V. 10, No. 24. P. 14134 – 14146.
15. Garcia G., Arriola E., Chen W. H., De Luna M. D. A comprehensive review of hydrogen production from methanol thermochemical conversion for sustainability // Energy. 2021. V. 217. P. 119384 – 119400.
16. Tsuzuki T. Mechanochemical synthesis of metal oxide nanoparticles // Communications Chemistry. 2021. V. 4, No. 1. P. 143. DOI: 10.1038/s42004-021-00582-3
17. Морозова О. С., Фирсова А. А., Тюленин Ю. П. и др. Механохимический синтез – альтернативный эффективный метод приготовления композитных катализаторов // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61, № 5. С. 741 – 748. DOI: 10.31857/S0453881120050081
18. Комаров Ю. М., Ильин А. А., Смирнов Н. Н. и др. Влияние оксидов щелочных металлов на селективность процесса конверсии монооксида углерода в водород на медьсодержащих катализаторах // Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86, № 1. С. 31 – 35.
19. Курникова А. А., Румянцев Р. Н., Афинеевский А. В. и др. Мягкий механохимический синтез CuO/ZnO/Al2O3 катализатора для процесса получения метанола // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2024. Т. 67, Вып. 2. С. 21 – 29. DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6866
20. Prabakar S., Mayakannan M., Vinoth E. Synthesis and characterizations of cadmium doped aluminium oxide nanoparticles // NanoNEXT. 2021. No. 2(1). P. 1 – 6.
21. Ильин А. А., Бабайкин Д. В., Смирнов Н. Н., Ильин А. П. Проблемы низкотемпературной конверсии монооксида углерода водяным паром в водород в производстве аммиака // Изв. высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2013. Т. 56, № 12. С. 3 – 14.
22. Добрыднев С. В., Капаев Г. И., Замуруев О. В., Бесков В. С. Особенности термолиза гидратов гидроксокарбонатов никеля (II), меди (II), цинка (II) // Изв. высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2009. Т. 52, № 6. С. 25 – 28.
23. Зайцева Н. А., Иванова И. В., Самигуллина Р. Ф. и др. Синтез, кристаллохимические и термические свойства твердого раствора Zn2–2xCu2xSiO4 со структурой виллемита // Журнал неорганической химии. 2019. Т. 64, № 1. С. 3 – 8. DOI: 10.1134/S0044457X19010227
The article can be purchased
electronic!
PDF format
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2024.11.pp.053-061
Article type:
Research Article
Make a request
