Исследован процесс «мягкого» механохимического синтеза композита СuO/ZnO/Al2O3 с использованием в качестве исходного сырья гидроксокарбонатов меди/цинка и оксида алюминия. С помощью методов рентгенофазового (РФА) и синхронного термического анализа изучены закономерности, протекающие на стадии механохимической активации и дальнейшей термической обработки. Показано влияние энергонапряженности мельницы на текстурные свойства композита. Методом низкотемпературной адсорбции-десорбции азота установлено, что в процессе механохимического синтеза общая удельная поверхность образцов изменяется незначительно, при этом характер обработки оказывает существенное влияние на такие текстурные характеристики, как распределение пор по размерам, активная поверхность и дисперсность меди. Методом термопрограммируемого восстановления получены температурные диапазоны активации композита для его использования в качестве катализатора. Показано положительное влияние механической активации на формирование структуры композита, позволяющей использовать его в качестве основного компонента катализатора для производств аммиака, водорода и метанола.
Руслан Николаевич Румянцев – канд. техн. наук, ст. науч. cотрудник, лаборатория синтеза, исследований и испытания каталитических и адсорбционных систем для процессов переработки углеводородного сырья, Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново, Россия
Анастасия Александровна Смирнова – аспирант, лаборатория синтеза, исследований и испытания каталитических и адсорбционных систем для процессов переработки углеводородного сырья, Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново, Россия
Дмитрий Алексеевич Прозоров – д-р хим. наук, ст. науч. cотрудник, лаборатория синтеза, исследований и испытания каталитических и адсорбционных систем для процессов переработки углеводородного сырья, Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново, Россия
Наталья Евгеньевна Гордина – д-р техн. наук, профессор кафедры технологии неорганических веществ, Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново, Россия
Эльвира Леонидовна Папулова – студент, Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново, Россия
Елизавета Сергеевна Морохова – студент, Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново, Россия
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
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
500
DOI: 10.14489/glc.2024.11.pp.053-061
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
