Кобальт-самариевый оксидный композит - новый эффективный катализатор кислородной и углекислотной конверсии метана в синтез-газ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Разработан новый эффективный и устойчивый к зауглероживанию катализатор кислородной (ККМ) и углекислотной (УКМ) конверсии метана в синтез-газ на основе кобальтита самария, диспергированного в матрице оксида самария. В отличие от известных катализаторов на основе кобальтата самария, разработанный катализатор устойчив к зауглероживанию и содержит активные центры, более производительные по синтез-газу.

Об авторах

А. С. Локтев

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН;Российский государственный университет нефти и газа (Научно-исследовательский университет) имени И.М. Губкина

Email: al57@rambler.ru
119991, Moscow, Russia; 119991, Moscow, Russia

В. А. Архипова

Российский государственный университет нефти и газа (Научно-исследовательский университет) имени И.М. Губкина

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

М. А Быков

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

А. А Садовников

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

А. Г. Дедов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН;Российский государственный университет нефти и газа (Научно-исследовательский университет) имени И.М. Губкина

Автор, ответственный за переписку.
Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

Список литературы

  1. Rostrup-Nielsen J.R. Syngas in perspective // Catalysis Today. 2002. V. 71. № 3-4. P. 243-247. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(01)00454-0.
  2. Liu K., Song C., Subramani V. Hydrogen and syngas production and purification technologies. Wiley-Interscience, 2009. 533 р.
  3. Hu Y.H., Ruckenstein E. Catalytic conversion of methane to synthesis gas by partial oxidation and CO2 reforming // Advances in Catalysis. 2004. V. 48. P. 297-345. https://doi.org/10.1016/S0360-0564(04)48004-3
  4. Enger B.C., Lødeng R., Holmen A. A Review of catalytic partial oxidation of methane to synthesis gas with emphasis on reaction mechanisms over transition metal catalysts // Applied Catalysis A: General. 2008. V. 346. № 1-2. P. 1-27. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.05.018
  5. Moiseev I.I., Loktev A.S., Shlyakhtin O.A., Mazo G.N., Dedov A.G. New approaches to the design of nickel, cobalt, and nickel-cobalt catalysts for partial oxidation and dry reforming of methane to synthesis gas. // Petrol. Chemistry. 2019. V. 59. № 1. P. S1-S20. https://doi.org/10.1134/S0965544119130115
  6. Моисеев И.И., Локтев А.С., Шляхтин О.А., Мазо Г.Н., Дедов А.Г. Новые подходы к созданию никелевых, кобальтовых и никель-кобальтовых катализаторов кислородной и углекислотной конверсии метана в синтез-газ. // Нефтехимия. 2019. Т. 59. № 8. С. 833-859. https://doi.org/10.53392/00282421-2019-59-8-833.
  7. Ranjekar A.M., Yadav G.D. Dry reforming of methane for syngas production: A review and assessment of catalyst development and efficacy. // J. of the Indian Chemical Soc. 2021. V. 98. I. 100002. https://doi.org/10.1016/j.jics.2021.100002
  8. Bhattar S., Abedin Md.A., Kanitkar S., Spivey J.J. A review on dry reforming of methane over perovskite derived catalysts // Catalysis Today. 2021. V. 365. P. 2-23. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.10.041.
  9. Zhenghong B., Fei Y. Catalytic conversion of biogas to syngas via dry reforming process // Advances in Bioenergy. 2018. V. 3. P. 43-76. https://doi.org/10.1016/bs.aibe.2018.02.002
  10. Kang J.S., Kim D.H., Lee S.D., Hong S.I., Moon D.J. Nickel-based tri-reforming catalyst for production of synthesis gas // Applied Catalysis A: General. 2007. V. 332. № 1. P. 153-158.https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.08.017
  11. Song C.S., Wei P. Tri-reforming of methane: a novel concept for catalytic production of industrially useful synthesis gas with desired H2/CO ratios // Catalysis Today. 2004. V. 98. № 4. P. 463-484. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2004.09.054
  12. Pena M.A., Gomez J.P., Fierro J.L.G. New catalytic routes for syngas and hydrogen production // Applied Catalysis A: General. 1996. V. 144. P. 7-57.
  13. Al-Sayari S.A. Recent developments in the partial oxidation of methane to syngas // Open Catalysis J. 2013. V. 6. P. 17-28. https://doi.org/10.2174/1876214X20130729001
  14. Yin X., Hong L. Partial oxidation of methane to syngas over the catalyst derived from double perovskite (La0.5Sr0.5)2FeNiO6-δ // Applied Catalysis A: General. 2009. V. 371. № 1-2. P. 153-160. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2009.09.044
  15. Choudhary V.R., Mondal K.C., Mamman A.S., Joshi U.A. Carbon-free dry reforming of methane to syngas over NdCoO3 perovskite-type mixed metal oxide catalyst. // Catalysis Letters. 2005. V. 100. № 3-4. P. 271-276. https://doi.org/10.1007/s10562-004-3467-0
  16. Silva C.R.B., da Conceição L., Ribeiro N.F.P., Souza M.M.V.M. Partial oxidation of methane over Ni-Co perovskite catalysts. // Catalysis Communications. 2011. V. 12. № 7. P. 665-668. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2010.12.025
  17. Morales M., Espiell F., Segarra M. Performance and stability of La0.5Sr0.5CoO3-δ perovskite as catalyst precursor for syngas production by partial oxidation of methane // International J. of Hydrogen Energy. 2014. V. 39. № 12. P. 6454-6461. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.02.060
  18. Guo C., Zhang X., Zhang J., Wang Y. Preparation of La2NiO4 catalyst and catalytic performance for partial oxidation of methane // J. of Molecular Catalysis A: Chemical. 2007. V. 269. № 1-2. P. 254-259. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2007.01.029
  19. Peña M.A., Fierro J.L.G. Chemical Structures and Performance of Perovskite Oxides // Chem. Reviews. 2001. V. 101. № 7. P. 1981-2018. https://doi.org/10.1021/cr980129f
  20. Lago R., Bini G., Peña M.A., Fierro J.L.G. Partial oxidation of methane to synthesis gas using LnCoO3 perovskites as catalyst precursors // J. of Catalysis. 1997. V. 167. № 1. P. 198-209. https://doi.org/10.1006/jcat.1997.1580
  21. Elbadawi A.H., Ge L., Li Z., Liu S., Wang S., Zhu Z. Catalytic partial oxidation of methane to syngas: review of perovskite catalysts and membrane reactors // Catalysis Reviews. 2021. V. 63. № 1. P. 1-67. https://doi.org/10.1080/01614940.2020.1743420
  22. Royer S., Duprez D., Can F., Courtois X., Batiot-Dupeyrat C., Laassiri S, Alamdari H. Perovskites as substitutes of noble metals for heterogeneous catalysis: dream or reality // Chem. Reviews. 2014. V. 114. № 20. P. 10292-10368. https://doi.org/10.1021/cr500032a
  23. Zhu H., Zhang P., Dai S. Recent advances of lanthanum-based perovskite oxides for catalysis // ACS Catalysis. 2015. V. 5. № 11. P. 6370-6385. https://doi.org/10.1021/acscatal.5b01667
  24. Dedov A.G., Loktev A.S., Ivanov V.K., Bykov M.A., Mukhin I.E., Lidzhiev M.M., Rogaleva E.V., Moiseev I.I. Selective oxidation of methane to synthesis gas: сobalt- and nickel-based catalysts // Doklady Physical Chemistry. 2015. V. 461. Part 2. P. 73-79. https://doi.org/10.1134/S0012501615040028
  25. Дедов А.Г., Локтев А.С., Иванов В.К., Быков М.А., Мухин И.Е., Лиджиев М.М., Рогалева Е.В., Моисеев И.И. Селективное окисление метана в синтез-газ: катализаторы на основе кобальта и никеля. // Доклады академии наук. 2015. Т. 461. № 4. С. 426-432. https://doi.org/10.7868/S0869565215100151.
  26. Loktev A.S., Mukhin I.E., Bykov M.A., Sadovnikov A.A., Osipov A.K., Dedov A.G. Novel high-performance catalysts for partial oxidation and dry reforming of methane to synthesis gas // Petrol. Chemistry. 2022. V. 62. P. 526-543. https://doi.org/10.1134/S0965544122020207
  27. Локтев А.С., Мухин И.Е., Быков М.А., Садовников А.А., Осипов А.К., Дедов А.Г. Новые эффективные катализаторы кислородной и углекислотной конверсии метана в синтез-газ // Нефтехимия. 2022. Т. 62. № 3. С. 387-407. https://doi.org/10.31857/S0028242122030078.
  28. Osazuwa O.U., Setiabudi H.D., Rasid R.A., Cheng C.K. Syngas production via methane dry reforming: a novel application of SmCoO3 perovskite catalyst // J. of Natural Gas Science and Engineering. 2017. V. 37. P. 435-448. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.11.060
  29. Osazuwa O.U., Cheng C.K. Catalytic conversion of methane and carbon dioxide (greenhouse gases) into syngas over samarium-cobalt-trioxides perovskite catalyst // J. of Cleaner Production. 2017. V. 148. P. 202-211. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.01.177
  30. Osazuwa O.U., Cheng C.K. Stoichiometric effects of feed ratio on syngas production from CO2 reforming of methane over SmCoO3 perovskite catalyst // Malaysian J. of Catalysis. 2017. V. 2. P. 12-17.
  31. Toniolo F.S., Newton R., Magalhaes S.H., Perez C.A.C., Schmal M. Structural investigation of LaCoO3 and LaCoCuO3 perovskite-type oxides and the effect of Cu on coke deposition in the partial oxidation of methane // Appl. Catal. B: Environmental. 2012. V. 117-118. P. 156-66. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.01.009
  32. Vella L.D., Villoria J.A., Specchia S., Mota N., Fierro J.L.G., Specchia V. Catalytic partial oxidation of CH4 with nickel-lanthanum-based catalysts // Catal. Today. 2011. V. 171. P. 84-96. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2011.03.074
  33. Dedov A.G., Loktev A.S., Komissarenko D.A., Mazo G.N., Shlyakhtin O.A., Parkhomenko K.V., Kiennemann A.A, Roger A.-C., Ishmurzin A.V., Moiseev I.I. Partial oxidation of methane to produce syngas over a neodymium-calcium cobaltate-based catalyst // Appl. Catalysis A: General. 2015. V. 489. P. 140-146. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2014.10.027
  34. Zagaynov I.V., Loktev A.S., Arashanova A.L., Kutsev S.V., Ivanov V.K., Dedov A.G., Moiseev I.I. Ni(Co)-Gd0.1Ti0.1Zr0.1Ce0.7O2 mesoporous materials in partial oxidation and dry reforming of methane into synthesis gas // Chem. Engineering J. 2016. V. 290. P. 193-200. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.01.066
  35. Rietveld H.M. A profile refinement method for nuclear and magnetic structures // J. of Appl. Crystallography. 1969. V. 2. P. 65-71. https://doi.org/10.1107/S0021889869006558

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023