Ефекти гамма - активації і функціональні характеристики ZrO2 - каталізаторів в каталітичній конверсії метанолу
Анотація
На прикладі конверсії метанолу досліджений вплив ефектів γ-активації нанофазних ZrO2-каталізаторів на їх функціональні характеристики в процесах гетерогенного каталізу. Вплив γ- активації ZrO2 на напрям і вихід реакції перевірявся на серії дослідів при кімнатній температурі з номінально чистим ZrO2 і з ZrO2 з додаванням нано-Fe2O3 (~3%) в їх початковому і γ - активованому стані. Активація зразків здійснювалася гальмiвним γ-випромiнюванням на потужнострумовому електронному прискорювачi ННЦ ХФТI при енергiї електронiв 22 МeВ i струмi 500 мкА.. Особливості структурних перетворень в γ-активованом ZrO2 контролювалося методом рентгенівської дифрактометрії. Показано, що в структурі ZrO2 не сталося істотних змін і γ-активовані частки оксиду зберігають монофазность і кристалічність вихідного стану. Каталітична активність ZrO2 і ZrO2/Fe2O3 до і після їх γ -активації оцінювалася по оптичній щільності продуктів конверсійної реакції метанолу на спектрофотометрі СФ-46. Виявлене різке підвищення активності ZrO2-каталізаторів після їх γ - активації приписане синергізму чинників іонізуючого випромінювання – великих іонізаційних втрат Оже-електронів в поверхні наночасток ZrO2 від 89Zr і дії високореакційних утворень гетерогенного каталізу.
Завантаження
Посилання
Gao Q. Fang X., Wu X. et al. Mesoporous zirconia nanobelts: Preparation, characterization and application in catalytical methane combustion // Microp. Mesop. Mat. -2011. – Vol. 143. – P.333-340.
Li Y., He D.H., Cheng Z.X. et al. Effect of calcium salts on isosynthesis over ZrO2 catalysts //J. Mol. Catal. A: Chem. − 2001. − Vol. 175. − P. 267-275.
Murase Y., Kato E. Role Water Varop in Crystalline Growth and Tetragonal-Monocline Phase Transformation of ZrO2 // J. Am. Ceram. Soc. − 1983. − Vol. 66. − P.196-200.
Konstantinova T.E., Danilenko I.A., Pilipenko N.P., Volkova G.K. Nanomaterials for SOFC electrolytes and anodes on the base of zirconia // Electrochem. Soc. Proc. – 2003. − Vol. 7. – P. 153-159.
Xia C.R., Cao H.Q., Wang H. et al. Sol–gel synthesis of yttria stabilized zirconia membranes through controlled hydrolysis of zirconium alkoxide // J. Membr. Sci. −1992. − Vol.162. − P. 181-188.
Lu Y., Bangsaruntip S., Wang X. et al. DNA Functionalization of Carbon Nanotubes for Ultrathin Atomic Layer Deposition of High Dielectrics for Nanotube Transistors with 60 mV/Decade Switching // J. Am. Chem. Soc. −2006. − Vol. 128. −P. 3518-3519.
Wang S.J. Crystalline zirconia oxide on silicon as alternative gate dielectrics // Appl. Phys. Lett. .−2001.− Vol. 78. − P.1604-1606.
Patra A., Friend C., Kapoor R. Upconversion in Er3+:ZrO2 Nanocrystals //J. Phys. Chem. B.−2002.− Vol. 106. − P.1909-1912.
Mikhaylov M.M., Neshchimenko V.V., Skripka N.G. et al. Оптические свойства и радиационная стойкость порошков диоксида циркония, модифицированных редкоземельными элементами [Optical properties and radiation resistance of rare earth modified zirconia powders], Перспективные материалы [Promising materials], 3, 14-20 (2010). (in Rusian)
Wang F. Banerjee D., Liu Y. et al. Upconversion nanoparticles in biological labeling, imaging, and therapy // Analyst − 2010. − Vol. 135. − P. 1839-1854.
Hino M., Arata K. Synthesis of Solid Superacid of Tungsten Oxide Supported Zirconia and Its Catalytic Action of Reactions of Butane and Pentane // Chem. Commun. − 1998. − Vol.18. − P.1259-1260.
Jason L.B., Alexis T.B. Mechanistic Studies of Methanol Oxidation to Formaldehyde on Isolated Vanadate Sites Supported on High Surface Area Zirconia // J. Phys. Chem. C. − 2008. − Vol. 112. − P. 6404-6412.
Iglesia E., Soled S.L., Kramer G.M. Isomerization of Alkanes on Sulfated Zirconia: Promotion by Pt and by Adamantyl Hydride Transfer Species // J. Catal. −1993. − Vol. 144. −P.238-253.
Refaat A.A. Biodiesel production using solid metal oxide catalysts // Int. J. Environ. Sci. Tech.−2011.− Vol. 8. −P. 203-221.
Kalinovich D.F., Kuznetsova L.I., Denisenko E.T. Диоксид циркония: свойства и применение [Zirconium dioxide: properties and applications], Порошковая металлургия [Powder Metallurgy], 11, 98-103 (1987). (In Russian)
Zavodinskiy V.G., Chibisov A.N. О стабильности кубического диоксида циркония и стехиометрических наночастиц диоксида циркония [On the stability of cubic zirconia and stoichiometric zirconia nanoparticles], Физика твердого тела [Solid state physics], 48(2), 343-347 (2006). (in Russian)
Cao H.Q., Qiu X.Q., Luo B., Y. et al. Synthesis and Room-Temperature Ultraviolet Photoluminescence Properties of Zirconia Nanowires. //Adv. Funct. Mater. −2004. −Vol. 14. − P. 243-246.
Gracia F., Wolf E.E.. Monte Carlo simulations of the effect of crystallite size on the activity of a supported catalyst // Chem. Eng. Jour.- 2001.-Vol. 82.- P. 291-301.
Hsu C., Heimbuch C., Armes C.T et al. A Highly Active Solid Superacid Catalyst for n-Butane Isomerization: A Sulfated Oxide Containing Iron, Manganese and Zirconium // J. Chem. Soc., Chem. Commun. −1992. − Issue 22. − P. 1645 - 1646.
Tanabe K. Surface and catalytic properties of ZrO2 // Mat. Chem. Phys. – 1985. – Vol. 3. – Р. 747-764.
Sinev M.Yu. Free radicals in catalytic oxidation of light alkanes: Kinetic and thermo-chemical aspects // J. Catal. – 2003. - Vol. 216 (1-2). - Р. 468-476.
Mouaddib N., Feumi-Jantou C., Garbbowski E. et al. Catalytic oxidation of methane over palladium supported on alumina: Influence of the oxygen-to-methane ratio // Appl. Catal. A. − 1992.− Vol. 87. − P.129-144.
Marti P.E., Maciejewski M., Baiker A. Methane combustion over LaO.8SrO.2MnO3+x supported on MAl2O4 (M = Mg, Ni and Co) spinels // Appl. Catal. B − 1994. − Vol. 4. − P. 225-235.
Choudhary V.R., Uphade B.S., Pataskar S.G et al. Low-Temperature Complete Combustion of Methane over Mn-, Co-, and Fe-Stabilized ZrO2 // Angew. Chem. Int. Ed. − 1996. − Vol. 35. − P.2393-2395.
Cimino S., Colonna S., Rossi S. et al. Methane Combustion and CO Oxidation on Zirconia-Supported La, Mn Oxides and LaMnO3 Perovskite // J. Catal. − 2002. − Vol. 205. − P.309-317.
Saad L., Riad M. Characterization of various zinc oxide catalysts and their activity in the dehydration-dehydrogenation of isobutanol // J. Serb. Chem. Soc. – 2008. − Vol. 73(6). − P.997-1009.
Iglesia E., Soled S., Kramer G. Isomerization of Alkanes on Sulfated Zirconia: Promotion by Pt and by Adamantyl Hydride Transfer Species // J. Catal. −1993. − Vol. 144. − P. 238-253.
Huang F., Chen D., Zhou J. et al. Modifying the phase and controlling the size of monodisperse ZrO2 nanocrystals by employing Gd3+ as a nucleation agent // Cryst. Eng.Comm. −2011. − Vol. 13. − P. 4500-4502.
Sudhakar C., Rao V. and Kuriacose J. Influence of Irradiation on the Catalitic Properties of zinc oxide // Radiat. Phys. Chem. . −1982. − Vol. 19. − P. 101-105.
Zhang S., Zu Y., Fu Y. et al. Rapid microwave-assisted transesterification of yellow horn oil to biodiesel using a heteropolyacid solid catalyst // Bioresour. Tech. − 2010. − Vol. 101. − P. 931-936.
Koberg M., Abu-Much R., Gedanken A. Optimization of bio-diesel production from soybean and wastes of cooked oil: Combining dielectric microwave irradiation and a SrO catalyst // Bioresour. Tech. − 2010. − Vol. 99. − P. 3439-3443.
Hsiao M., Lin C., Chang Y. et al. Ultrasonic mixing and closed microwave irradiation-assisted transesterification of soybean oil // Fuel. − 2009. − Vol. 89. − P. 3618-3622.
Kumar D., Kumar G., Poonam С. et al. Ultrasonic-assisted transesterification of Jatropha curcus oil using solid catalyst, Na/SiO2 // Ultrasonics Sonochemistry. −2010. − Vol. 17. − P. 839-844.
Klug H.P., Alexander L.E. X-ray Diffraction Procedures For Polycrystalline and Amorphous Materials.– New York, 1974.– 665p.
Forster H. UV/VIS Spectroscopy // Mol. Sieves. – 2004. – Vol.4. – Р. 337-426.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
