Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

Превращения этанола на катализаторах на основе нанопористого алюмината кальция — майенита (Ca12Al14O33) и майенита, легированного медью

Полный текст:

Аннотация

Изучены каталитические свойства нелегированного и легированных медью образцов со структурой майенита. В реакциях конверсии этилового спирта и парового риформинга этанола  исследованы исходный майенит и образцы, содержащие 0.58 и 0.92 масс. % меди. Все  катализаторы оказались активными в обоих процессах. Изучено влияние мольного  соотношения этанол/вода на распределение продуктов. В ходе проведения экспериментов был  обнаружен факт обратимой сорбции водорода при термообработке катализаторов, содержащих медь.

Об авторах

Е. Ю. Миронова
Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук
Россия
119991, Москва, Ленинский просп., 29


М. М. Ермилова
Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук
Россия
119991, Москва, Ленинский просп., 29


Н. В. Орехова
Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук
Россия
119991, Москва, Ленинский просп., 29


А. С. Толкачева
Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина, Институт новых материалов и технологий
Россия

620090, Екатеринбург, ул. Академическая, 20

620078, Екатеринбург, ул. Мира, 28



С. Н. Шкерин
Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук
Россия
620090, Екатеринбург, ул. Академическая, 20


А. Б. Ярославцев
Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук
Россия

119991, Москва, Ленинский просп., 29

119991, Москва, Ленинский просп., 31



Список литературы

1. Lu G.Q., Zhao X.S. Nanoporous materials: An overview. In: Nanoporous Materials: Science and Engineering. Series on Chemical Engineering. V. 4. UK: Imperial College Press. 2004. P. 1–12.

2. Yang S., Kondo J.N., Hayashi K., Hirano M., Domen K., Hosono H. Formation and Desorption of Oxygen Species in Nanoporous Crystal 12CaO×7Al2O3 // Chem. Mater. 2004. V. 16. P. 104–110.

3. Tsvetkov D.S., Steparuk A.S., Zuev A.Yu. Defect structure and related properties of mayenite Ca12Al14O33. // Solid State Ionics. 2015. V. 276. P. 142–148.

4. Толкачева А.С., Шкерин С.Н., Корзун И.В., Титова С.Г., Федорова О.М., Ординарцев Д.П. Высокотемпературная граница существования структуры майенита // Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы (электронный журнал). 2011. № 5. С. 1–8.

5. Толкачева А.С., Шкерин С.Н., Корзун И.В., Плаксин С.В., Хрустов В.Р., Ординарцев Д.П. Фазовые переходы в майените Ca12Al14O33 // Журн. неорган. химии. 2012. Т. 57. № 7. С. 1089–1093.

6. Teusner M., De Souza R.A., Krause H., Ebbinghaus S.G., Martin M. Oxygen transport in undoped and doped mayenite // Solid State Ionics. 2016. V. 284. P. 25–27.

7. Lacerda M., Irvine J.T.S., Glasser F.P., West A.R. High oxide ion conductivity in Са12Аl14O33 // Nature. 1988. V. 332. № 7. P. 525–526.

8. Li C., Hirabayashi D., Suzuki K. A crucial role of O2ˉ and O2 2ˉ on mayenite structure for biomass tar steam reforming over Ni/Ca12Al14O33 // Appl. Catal. B: Environmental. 2009. V. 88. P. 351–360.

9. Sato K., Fujita S., Suzuki K., Mori T. High performance of Nisubstituted calcium aluminosilicate for partial oxidation of methane into syngas // Catal. Comm. 2007. V. 8. P. 1735–1738.

10. Dang C., Yu H., Wang H., Peng F., Yang Y. A bi-functional Co–CaO–Ca12Al14O33 catalyst for sorption-enhanced steam reforming of glycerol to high-purity hydrogen // Chem. Eng. J. 2016. V. 286. P. 329–338.

11. Zamboni I., Courson C., Niznansky D., Kiennemann A. Simultaneous catalytic H2 production and CO2 capture in steam reforming of toluene as tar model compound from biomass gasification // App. Catal. B: Environmental. 2014. V. 145. P. 63–72.

12. Cesário M.R., Barros B.S., Courson C., Melo D.M.A., Kiennemann A. Catalytic performances of Ni–CaO–mayenite in CO2 sorption enhanced steam methane reforming // Fuel Proc. Technol. 2015. V. 131. P. 247–253.

13. Di Carlo A., Borello D., Sisinni M., Savuto E., Venturini P., Bocci E., Kuramoto K. Reforming of tar contained in a raw fuel gas from biomass gasification using nickel-mayenite catalyst // Int. J. Hydrogen Energy.2015. V. 40. P. 9088–9095.

14. Li C., Hirabayashi D., Suzuki K. Development of new nickel based catalyst for biomass tar steam reforming producing H2-rich syngas // Fuel Processing Technology. 2009. V. 90. P. 790–796.

15. Proto A., Cucciniello R., Genga A, Capacchione C. A study on the catalytic hydrogenation of aldehydes using mayenite as active support for palladium // Catalysis Communications. 2015. V. 68. P. 41–45.

16. Tolkacheva A.S., Shkerin S.N., Kalinina E.G., Filatov I.E. and Safronov A.P. Сeramics with Mayenite Structure: Molecular Sieve for Helium Gas // Russian Journal of Applied Chemistry. 2014. V. 87. № 4. P. 536−538.

17. Suzuki K. Application to catalyst of mayenite consisting of ubiquitous elements // Transactions of JWRI. 2010. V. 39. № 2. P. 281–283.

18. Rossetti I., Compagnoni M., Torli M. Process simulation and optimization of H2 production from ethanol steam reforming and its use in fuel cells. 2. Process analysis and optimization // Chemical Engineering Journal. 2015. V. 281. P. 1036–1044.

19. Hedayati A., Le Corre O., Lacarrière B., Llorca J. Dynamic simulation of pure hydrogen production via ethanol steam reforming in a catalytic membrane reactor // Energy. 2016. V. 117. P. 316–324.

20. Hedayati A., Le Corre O., Lacarrière B., Llorca J. Experimental and exergy evaluation of ethanol catalytic steam reforming in a membrane reactor // Catalysis Today. 2016. V. 268. P. 68–78.

21. Стенина И.А., Сафронова Е.Ю., Левченко А.В., Добровольский Ю.А., Ярославцев А.Б. Низкотемпературные топливные элементы: перспективы применения для систем аккумулирования энергии и материалы для их разработки // Теплоэнергетика. 2016. № 6. C. 4–18.

22. Mironova E.Yu, Ermilova M.M., Orekhova N.V., Muraviev D.N., Yaroslavtsev A.B. Production of high purity hydrogen by ethanol steam reforming in membrane reactor // Catalysis Today. 2014. V. 236. P. 64–69.

23. Palma V., Castaldo F., Ciambelli P., Iaquaniello G., Capitani G. On the activity of bimetallic catalysts for ethanol steam reforming // International journal of hydrogen energy. 2013. V. 38. P. 6633–6645.

24. Osorio-Vargas P., Flores-González N.A., Navarro R.M., Fierro J.L.G., Campos C.H., Reyes P. Improved stability of Ni/Al2O3 catalysts by effect of promoters (La2O3, CeO2) for ethanol steamreforming reaction // Catalysis Today. 2015. V. 259. P. 27–38.

25. González-Gil R., Herrera C., Larrubia M.A., Mariño F., Laborde M., Alemany L.J. Hydrogen production by ethanol steam reforming over multimetallic RhCeNi/Al2O3 structured catalyst. Pilot-scale study // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. V. 41. P. 16786–16796.

26. Pourcelly G. Membranes for low and medium temperature fuel cells. State-of-the-art and new trends // Petroleum Chem. 2011. V. 51. № 7. P. 480–491.

27. Басов Н.Л., Ермилова М.М., Орехова Н.В., Ярославцев А.Б. Мембранный катализ в процессах дегидрирования и производства водорода // Успехи химии. 2013. Т. 82. № 4. C. 352–368.

28. Kyriakides A.-S., Rodrıguez-Garcıa L., Voutetakis S., Ipsakis D., Seferlis P., Papadopoulou S. Enhancement of pure hydrogen production through the use of a membrane reactor // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. V. 39. № 9. P. 4749–4760.

29. Lopez P., Mondragon-Galicia G., Espinosa-Pesqueira M.E., Mendoza-Anaya D., Fernandez M.E., Gomez-Cortes A., Bonifacio J., Martınez-Barrera G., Perez-Hernandez R. Hydrogen production from oxidative steam reforming of methanol: Effect of the Cu and Ni impregnation on ZrO2 and their molecular simulation studies // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. V. 37. P. 9018–9027.

30. Marra L., Wolbers P.F., Gallucci F., van Sint Annaland M. Development of a RhZrO2 catalyst for low temperature autothermal reforming of methane in membrane reactors // Catalysis Today. 2014. V. 236. P. 23–33.

31. Ni Y., Sun Z. Recent progress on industrial fermentative production of acetone-butanol- ethanol by Clostridium acetobutylicum in China // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2009. V. 83. P. 415–423.

32. Costa Sousa L., Chundawat S.P., Balan V., Dale B.E. “Cradle-tograve” assessment of existing lignocellulose pretreatment technologies // Current Opinion Biotechnology. 2009. V. 20. № 3. P. 339–347.

33. Green E. Fermentative production of butanol — the industrial perspective // Curr. Opin. Biotech. 2011. V. 22. P. 337–343.

34. Wang L., Chen H.Z. Increased fermentability of enzymatically hydrolyzed steam- exploded corn stover for butanol production by removal of fermentation inhibitors // Process Biochemistry. 2011. V. 46. P. 604–607.

35. Merzhanov A.G. Theory and practice of SHS: worldwide state of the art and the newest results // Int. J. of SHS. 1993. V. 2. № 2. P. 113–158.

36. Tolkacheva A.S., Shkerin S.N., Plaksin S.V., Vovkotrub E.G., Bulanin K.M., Kochedykov V.A., Ordinartsev D.P., Gyrdasova O.I., and Molchanova N.G. Synthesis of Dense Ceramics of Single-Phase Mayenite (Ca12Al14O32)O // Russian Journal of Applied Chemistry. 2011. V. 84. № 6. P. 907–911.

37. Bussem W., Eitel A. The structure of pentacalcium trialuminate // Z. Krist. 1936. V. 95. P. 175.

38. Huang J., Valenzano L., and Sant G. Framework and channel modifications in mayenite (12CaO*7Al2O3) nanocages by cationic doping // Chem. Mater. 2015. V. 27. P. 4731–4741.


Просмотров: 59


ISSN 1992-7223 (Print)