CC BY
0К0М1РСУТЕКТЕРДЩ ТОЛЬЩ ТОТЫГУ ПРОЦЕСТЕР1НЕ АРНАЛГАН КОБАЛЬТМАГНИЙ ОКСИД1НЩ КАТАЛИЗАТОРЛАРЫ
ЖЫЛЦЫБЕК МАГИРА
Докторант, Эл-Фараби атындагы ^азак улттьщ университетi, Алматы, ^азакстан
БАЙЖУМАНОВА ТОЛКЫН САПАРБЕКОВНА
Еылыми жетекшi, химия гылымдарыныц кандидаты, тотыгу жэне катализ зертханасыныц жетекшi гылыми кызметкерь А^ "Д.В. Сокольский атындагы жанармай, катализ жэне электрохимия институты", Алматы, ^азакстан
Аннотация. Автомобиль квлггг букгл элемдегг ауаныц ластануыныц нег1зг1 квзг болып табылады. Жыл сайын келж цуралдарыныц пайдаланылган газдары миллиондаган тоннаулы заттарды шыгарады. К,аз1рг1 уацытта ipi цалалардыц ауа бассейншц ластануыныц 70-80% автокелжке тиесш. Алматы цаласында келттен жыл сайынгы улы заттар 150 мыц тоннадан астам кемipтегi оксидi, 30 мыц тоннага жуыц кемipсутек жэне 12 мыц тонна кемipцышцыл газын цурайды. Атмосфераныц ластануыныц мацызды факторы отынныц сапасы болып табылады, оган шыгарылатын улы газдардыц цурамы мен мелшеpi тэуелдi болады. Автомобиль бензиш турлертщ жэне олардыц жану етмдертщ уыттылыгы негiзiнен кемipсутек цурамымен, атап айтцанда бензолдардыц, хош ui^i кемipсутектеpдiц жэне олефиндердщ цурамымен аныцталады. Бул зерттеу жумысы мотор отындарыныц кемipсутек цурамын жацсарту жэне пайдаланылган газдардыц улы компоненттерт бейтараптандыру арцылы автомобиль келтнщ пайдаланылган газдарын тазартуга арналган жогары температурада термотурацты эpi активтышн жогалтпайтын, кокстелмейтт, цурамында цымбат металдары жоц катализаторларды синтездеу. Зерттеу жумысын орындау барысында Co:Mg=2:1, Со-Mg=1:1, оксидтi катализаторлары дайындалды. Дайындалган катализаторлардыц цасиеттеpi СЭМ, РФТ, ИКС жэне ТБД эдiсmеpiмен зеpттелдi.
Tyümdi свздер: Метан, бензин, кобальт оксидi, магний оксидi, термотурацты катализаторлар, шпинель
Kipicne
Автомобиль келш 6ykw элемдеп ауаныц ластануыныц непзп K63Í болып табылады. Жыл сайын келш куралдарыныц пайдаланылган газдары миллиондаган тонна улы заттарды шыгарады. ^аз1рп уакытта ipi калалардыц ауа бассейншщ ластануыныц 70-80% автокелжке тиесш. Алматы каласында келштен жыл сайынгы улы заттар 150 мыц тоннадан астам кемipтегi оксид^ 30 мыц тоннага жуык кемipсутек жэне 12 мыц тонна кемipкышкыл газын курайды. Атмосфераныц ластануыныц мацызды факторы отынныц сапасы болып табылады, оган шыгарылатын улы газдардыц курамы мен мелшеpi тэуелдi болады. Автомобиль бензиш турлершщ жэне олардыц жану ешмдершщ улы болуы непзшен кемipсутек курамымен, атап айтканда бензолдардыц, хош шсп кемipсутектеpдiц жэне олефиндердщ курамымен аньщталады. Бензол эаресе каушп, ейткеш ол козгалткышта ец ушпа жэне баяу жанып кетед^ сонымен катар табиги жагдайда химиялык тургыдан туракты. Бензол жанган кезде ^шп канцероген-бензпирен (C20H12) тузшед^ пайдаланылган газдардагы 1 л бензин жанганда 81 мкг-га дешн бензпирен тузшедь Бензиндеп хош шсп кемipсутектеpдiц мелшеpi негурлым жогары болса, оныц жану температурасы согурлым жогары болады жэне пайдаланылган газдардагы азот оксидшщ мелшеpi согурлым жогары болады. Ауадагы бензолдыц 75%-дан астамы автомобильдеpдiц пайдаланылган газдарынан турады. Сонымен катар, бензол козгалткыштагы кемipтегi тотыгын кYшейтедi жэне пайдаланылган газдардагы ^йеш арттырады, бул козгалткыштыц кызмет ету меpзiмiнiц темендеуiне экеледi. Бензолдыц
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
жогары канцерогендшп оньщ бензиндеп концентрациясын шектеу кажеттшгш тудырады. Еуро-5,6 стандарттарында 1,0%-дан аз бензол жэне 24%-дан аз хош иiстi KeMÍpcyTeKTep бар [1, б. 137-140; 2, б. 23-27; 3, б. 128].
Бензиндеп бензолдыц ец Yлкен кeзi - мунай евдеу зауытындагы риформинг процесшщ eнiмi. Каталитикалык риформинг eнiмi мен шикiзатындаFы бензол мен хош шсп косылыстардыц химиялык к¥рылымын езгерту жолдары каталитикалык процестер болып табылады. Ец оцтайлы жэне тиiмдi эдiс - отын фракцияларындаFы бензол мен хош иiстi кeмiрсyтектердi каталитикалык гидрлеу, бул турактылыкты арттырyFа жэне мотор отындарыныц eнiмдiлiгiн жаксартyFа мYмкiндiк бередi. Майлар мен мазуттардыц отын фракцияларындаFы хош иiстi косылыстардыц (гидродеароматизация) курамын тeмендетyдiц каталитикалык технологиясын эзiрлеy отандык бензин тYрлерiнiц пайдалану касиеттерш, сондай-ак ^азакстандаFы экологиялык жаFдайды (ауа бассейнiн тазарту) жаксартyFа мYмкiндiк бередi. Айта кету керек, мунай сапасыныц нашарлауына (ауыр жэне жоFары кYкiрттi) жэне экологиялык талаптардыц катаюына байланысты каталитикалык гидротазарту процестерiнiц мунай eцдеy процестерiндегi рeлi барFан сайын мацызды бола тYсyде.
А^Ш, Батыс Еуропа, Жапония, Ресей жэне кытай Fалымдары кайта eцдеy eнiмдерiн гидродеароматизациялау мэселесш шешу Yшiн жумыс ютеуде. Мунай eцдеy eнеркэсiбiнде гидрогенизация процестерi Co, Mo, Ni, Cu, W жэне баска eтпелi металдар колданылатын металл оксидiнiц катализаторларында катац жаFдайларда (жоFары температура мен сyтегi кысымы) жYзеге асырылады. Платина тобындаFы металдарFа негiзделген каталитикалык жYЙелер, эсiресе Pt, Pd, Rh жэне Ru, гидродегидрлеу реакцияларыныц ец тиiмдi жэне селективп катализаторлары болып табылады. Энеркэсiпте VIII топтаFы металл негiзiндегi катализатор да, сульфидтер де кецшен колданылады; дегенмен, бензол мен хош шсп кeмiрсyтектердi гидрогенизациялау казiргi уакытта катац жаFдайларда жYзеге асырылады. Жакында Pt-Pd катализаторлары мунай eнiмдерiн гидротазарту Yшiн, эаресе бензиндегi бензолды жэне дизельдегi хош шсп косылыстарды калпына келтiрy Yшiн каркынды колданылды, сондыктан зерттеyшiлер оларды мукият бакылап отырды. Pt/Al2Oз-ке Pd косу бензолды гидрлеу кезшде белсендшк пен турактылыктыц жоFарылаyына экеледi. Тасымалдаушы мен модификатордыц табиFатын eзгертy аркылы катализаторлар металдардыц бiркелкi таралуына кол жетюзед^ бул курамында кYкiрт бар косылыстарFа катысты оцтайлы кышкылдык пен турактылыкты сактайды [4, б. 191-198; 5, б. 63-71; 6, б. 18-21].
^лш куралдарыныц iштен жану козFалткыштарында бензиндi жагу кезiнде непзп улы компоненттер кeмiртегi тотыFы, жанбаFан жецiл кeмiрсyтектер, кYЙе, кYкiрт жэне азот оксидтерi болып табылады. ^азакстан Yшiн, барлык елдер сиякты, ауаныц ластану проблемалары eзектi болды жэне болып кала береди ^азакстанда ^н сайын 2 миллионFа жуык ^лш куралы 4 миллион тоннадан астам зиянды шыFарындылар шыFарады. ^азакстанныц ^теген eнеркэсiптiк калаларыныц ауаныц ластану децгей колданыстаFы нормативтiк шектерден 6-10 есе артык. СО-ныц СО2-ге, кeмiрсyтектердiц СО2 жэне H2O-Fа жэне кYкiрт диоксидшщ триоксидке толык каталитикалык тотыFyы автомобиль адлЫнщ зиянды шыFарындыларын бейтараптандырудыц ец тиiмдi эдiстерiнiц бiрi болып табылады.
Каталитикалык тYрлендiргiштердi Yш негiзгi топка бeлyге болады: курамында асыл металдар бар; eтпелi металл оксидтерiнен турады; жэне d-элемент оксидтерi мен платина тобындаFы металдарды камтитын аралас катализаторлар. Алайда, асыл металдарды колданатын катализаторлар ец ^п таралFан болып кала бередi жэне платина металдарыныц кымбапъ^ына карамастан, калдык газдарды eнеркэсiптiк тазарту Yшiн кецiнен колданылады. Катализаторлардыц белсендi компоненттерiнiц табиFаты мен eзара эрекеттесу^ сондай-ак каталитикалык реакция механизмi туралы мэселе кецiнен талкыланды. Кeптеген зерттеулердщ нэтижелерi кобальт негiзiндегi каталитикалык жYЙелер бiрегей CO тотыFy белсендiлiгiнiц аркасында тeмен температурада каталитикалык белсендiлiкке ие екенш кeрсеттi. Сондыктан экологиялык мэселеш шешyдiц бiр жолы бар - ^лш куралдары экологиялык таза болуы керек. Бiрiншiден, бензиннiц сапасын жаксарту керек, екiншiден, улы
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
шыгарындылардан шыгатын газдарды бейтараптандырудьщ тиiмдi жYЙесiн колдану кажет [7, б 110-119; 8, б. 155-163; 9, б. 45-52].
Бул зерттеу жумысы мотор отыныныц KeMÏpcyTeK курамын жаксарту жэне пайдаланылган газдардыц улы компоненттерiн бейтараптандыру жолымен автомобиль келЫнщ уытты пайдаланылган газдарын тазарту аркылы ^азакстанныц ауа бассейнш тазартудыц экологиялык проблемасын шешуге багытталган. Жогары температурада термотуракты эрi активтшгш жогалтпайтын, кокстелмейтiн, курамында кымбат металдары жок катализаторларды синтездеу болып табылады. Зерттеу жумыстарын жYргiзy барысында Co:Mg=2:1, Co:Mg=1:1 катализаторлары синтезделдi. Бул зерттеу жумысында катализаторлар Со(МО3)2бШ0 сэйкес металл косылыстары бар сулы туз ерiтiндiлерi болды, кобальт оксидтерiне бэсекелес ретшде магний оксидi коспалары бар Yлгiлер Co(NO3)26H2O жэне Mg(NO3)2 6H2O туздарыны мольдш катынаста алынган, термиялык ецдеу эдiсiмен дайындалады [10, б.136; 11,б. 425].
Зерттеу нысаны мен эд1стер1
Катализатор ылгал сыйымдылыгы бойынша термиялык ецдеу эдiсiмен дайындалды. Алдымен алюминий оксидi 550°C температурада 3 сагатка кеппршдь Содан кейiн тасымалдагыштыц ылгалдылыгы аныкталды. Mg жэне Co титрленген ерiтiндiлерi 0,12 г/мл жэне 0,16 г/мл Mg(NO3)*6H2O жэне Co(NO3)*6H2O нитрат туздарыныц концентрациясымен дайындалды. Содан кейiн белгш бiр мелшерде дистилденген су косылады, бYкiл коспасы жаксылап араластырылады жэне кеппршген тасымалдаушы ерiтiндiге салынады, толыктай сiцдiрiп араластырады, бiр кYнге белме температурасында калдырылады. Алынган катализаторды араластырылып унтак кYЙге келгенше араластырылады, содан кешн 1 сагаттан 300, 400, 550, 650, 750, 800, 900, 950, 1100°C температураларда кыздырылады. Нэтижесшде келесi катализаторлар дайындалды: Co:Mg=2:1, Co:Mg=1:1.
Алынган дифракциялык деректер Д.В. Сокольский атындагы жанармай, катализ жэне электрохимия институтында дифрактометрдегi рентгендiк дифракция эдiсiмен ДР0Н-4-0.7 (Ресей) курылгысында алынды. Рентгенофазалык талдауды физикалык зерттеу эдiстерi зертханасыныц гылыми кызметкерi В.П. Григорьева жYргiздi. Рентгенофазалык талдау (РФТ) шарттары: СоКа сэулелену, 20=5 - 100о бурыштарыныц аралыгында, унтак эдiсiмен жYргiзiлдi. Жэне СЭМ, И^С, ТБД бойынша талдауда нэтижелердi Д.В. Сокольский атындагы жанармай, катализ жэне электрохимия институтыныц зертханасында жYргiзiлдi.
Зерттеу нэтижелер1 жэне оларды талкылау
Термиялык ецдеу температуралары эртYрлi болып синтезделген катализатор Yлгiлерiнiц курылымын зерттеу РФТ, эдiсiмен жYргiзiлдi. Рентенофазалык Yлгiлердi талдау нэтижелерi 1-суретте келтiрiлген, дифракциялык максимумдардыц позицияларыныц алынган мэндерi жэне олардыц фазаларга катынасы 1-кестеде келтiрiлген.
a
■—i
'■j
X и H К
I | i Co-Mg(i^oo)
l r A Co-Mg(1100)
* A Co-Mg(IOOO)
; К ft A Co-Mg(900)
* + JL i * • • ♦ к . A Cc-Mg(800}
* 1 1 * + * JLJLJ_ Co-Mg (750)
* Л _ _ * 1 f ft L л _ A * * * A 4 A Cc>-Mg(650)
* * _______ у * .4 ■ J * * * 1 Co-Mg (550)
* Л •1 1 i м * t * \ A Co-Mg(400)
* I , 8 * * * А Л Co-Mg (300)
• -I—*- * Л, 6 . s * —■—■—-— ♦ * -A A . Co О J 4 -1-—---
10
£0
30
40
50
60
70
60
28,
90
Сурет 1 - ЭртYрлi температурада муфельпеште кYЙдiрiлген Co-Mg Yлriлершщ дифрактограммаларь жэне аньщтамальщ Co3O4 (♦-шпинель MgCo2O4
немесе C03O4, * - (Co, Mg)O)
Кесте 1 - РФТ спектрлершщ дифракцияльщ максимумдарь жэне эртYрлi температурада кYЙдiрiлген Yлriлердщ сэйкес фазалары
Yлгi Жазьщтьщ аральщ кашьщтьщ, A Тор параметр^ A Фазальщ курамы
Co-Mg(300) 2.8593, 2.4436, 2.0213, 1.5559, 1.4291 8,086 MgCo2O4
Co-Mg(400) 2.8649, 2,4471, 2.0231, 1.5571, 1.4303 2.4471, 2.1118, 1.4912 8,095 4,223 MgCo2O4 (Co, Mg)O (MgO)
Co-Mg(550) 2.8598, 2.4438, 2.0219, 1.5564, 1.4296 2.4438, 2.1112, 1.4883 8,088 4,219 MgCo2O4 (Co, Mg)O (MgO)
Co-Mg(650) 2.8604, 2.4389, 2.0220, 1.5564, 1.4297 2.4389, 2.1094, 1.4963 8,089 4,219 MgCo2O4 (Co, Mg)O
Co-Mg(750) 2.8588, 2.4378, 2.0209, 1.5558, 1.4291 2.4378, 2.1139, 1.4951 8,085 4,228 MgCo2O4 (Co, Mg)O
Co-Mg(800) 2.8630, 2.4408, 2.0232, 1.5568, 1.4299 2.4408, 2.1221, 1.5002 8,093 4,244 MgCo2O4 (Co, Mg)O
Co-Mg(900) 2.8607, 2.4535, 2.0184, 1.5566, 1.4269 2.4535, 2.1247, 1.5020 8,086 4,249 MgCo2O4 (Co, Mg)O
Co-Mg(1000) 2.4542, 2.1254, 1.5029 4,251 (Co, Mg)O
Co-Mg(1100) 2.4543, 2.1256, 1.5028 4,251 (Co, Mg)O
Co-Mg(1300) 2.4585, 2.1283, 1.5041 4,256 (Co, Mg)O
Co- Mg(1100+750) 2,8625, 2,4466, 2,0284, 1,5614, 1,4363 2,4466, 2,1291, 1,5079 8,086 4,246 MgCo2O4/Co3O4 (Co, Mg)O
Co3O4 2.8585, 2.4375, 2.0209, 1.5557, 1.4290 8,084 Co3O4
Бершген дифрактограммаларда Co-Mg-Yлriлердщ шпинельдiк фазасына (C03O4, PDF 421467 немесе MgCo2O4, PDF 2-1073, PDF 81-671) жэне оксидтердщ кубтык фазасына тэн рефлекстерi байкалады. MgO (PDF 45-946) жэне CoO (PDF 48-1719) немесе олардыц катты ерiтiндiсi. Кобальт оксидi C03O4 стандартты тYзу типтi шпинель A2+B23+O4 болып табылады, оныц курылымында тетраэдрлiк бос орындарды Со2+ катиондары алады, октаэдрлш - Co3+ (Co2+[Co3+O4]). Тура типт шпинельдерден баска, керi шпинельдер B3+[A2+B3+O4] белгiлi, оларда екi валенттi катиондар алады октаэдрлш орны, ал Yш валенттi катиондардыц жартысы тетраэдрлiк. Эдебиет деректерiнен шпинель MgCo2O4 алга жэне керi типтi шпинельдер арасында аралы; орынды алады жэне инверсияныц белгш бiр Yлесiмен сипатталады деп тужырымдауга болады. Co3O4-Al2O3 жYЙесiшц мысалындагы есептеулер шпинельдщ инверсия дэрежесi мен тор параметршщ шамасыныц пропорционалды тэуелдiлiгiн керсетедь Соцгысы MgCo2O4 Yшiн эдебиеттерге сэйкес айтарльщтай ауыткумен сипатталады (8.123; 8.086; 8.139; 8.107; 8.09). Бул инверсия дэрежес деп болжауга негiз бередi Co-Mg-шпинельдер кебiнесе Yлгiлердi дайындау эдiсiмен аныкталады. Бул зерттеуде шпинель торыныц параметрлерi термиялык ецдеу температурасыныц жогарылауымен шамамен бiрiздiлiктi сактады (1-кесте), тор параметршщ орташа мэнi 8,089 А курады, бул шпинельдщ инверсиясыныц темен дэрежесше сэйкес келедi. Дегенмен, тор параметрлерi мэндершщ жогары кателiгi термиялык ецдеу температурасына тэуелдi емес туракты курамныц бiр фазасыныц тYзiлуi туралы бiржакты айтуга мYмкiндiк бермейдi. Сипаттамалык рефлекстердiц болмауы MgO арналган дифрактограммаларда Yлгiлердiц тYзiлуi бул жагдайда коспаныц емес, MgxCo2-xO4 косылысыныц тYзiлуiн керсетед^ деректерге караганда MgO жэне C03O4 коспалары емес.
Синтезделген Yлгiлердiц курылымын ИК-спектроскопиялык зерттеудщ нэтижелерi 2-суретте келт1ршген.
Сурет 2 - Эр тYрлi температурада кYЙдiрiлген Co-Mg Yлгiлерiнiц ИК спектрлерi
жэне C03O4 жэне MgO аныктамалары
Барлык Yлriлeрдiц спектрлершде п.п., тербелiстерге тэн. VH2O (3420-3450, 1630 1640 см 1). Co-Mg(300) Yлгiсiнде калдык No3- (3700, 1630, 1520, 1390 см-1) жэне OH топтары (34203450 см-1) бар. Спектрлердщ Heri3ri ерекшелiгi 700-400 см-1 аймагы болып табылады, онда 1100 °С-тан темен температурада кальциленген Yлriлер жагдайында eKi п.п. (660-670 жэне 560 575 см-1) байкалады.
Белшектердщ морфологиясы жэне бiркатар синтезделген Yлriлeрдiц элeмeнтгiк курамы сканeрлeушi электронды микроскопия эдiсiмeн зeрттeлдi. Шпинель мен катты ертндшщ эдeттeгi микрографтары 3-суретте керсeтiлгeн.
Сурет 3 - СЭМ Микрографтары (a, b-Co-Mg Yлгiсi(400); c, d-Co-Mg Yлгiсi(1100);
a, c-3000 Yлкeйту; b, d-10000 Yлкeйту)
СЭМ мэлiмeттeрi бойынша шпинель фазасы (3, а, б - сурет) 0.5-2.5 мкм елшeмдeрi жэне 10 мкм-ге дешнп кайталама агрегаттары бар туракты емес, элаз кристалданган пластина типтi белшектерден тYзiлeдi. Жогары температуралы термиялык ецдеуде тYзiлгeн катты ертндшщ Co-Mg фазасы-бул 1-3 мкм октаэдрлiк кристалдар, сонымен катар агрегацияга бeйiм. Бул октаэдрлш белшектердщ тYзiлуiнe бeйiм катты ертндшщ текше курылымы туралы мэлiмeттeргe сэйкес келедь
Терец тотыгу каталитикалык реакцияларында катализатордыц бeтiмeн жэне курылымымен байланыскан оттeгi ерекше мацызга ие. Атап айтканда, Марс-Ван Кревелен мeханизмi бойынша 550-800°C температурада етeтiн метанныц терец тотыгуы жагдайында реакцияда торлы оттеп ерекше мацызды рел аткарады, оныц мелшeрi катализатордыц мeншiктi бeлсeндiлiгiмeн аныкталады. Осыган байланысты эртYрлi типтeгi оттепшц мелшeрiн зерттеу Yшiн ТБД эдiстeрi колданылды. ТБД эдiсiмeн катализатор Yлгiлeрiн зерттеу нэтижeлeрi 4-суретте керсeтiлгeн.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Сурет 4 - Термияльщ ецдеудщ эртYрлi температураларьша арналган синтезделген Yлriлердщ термияльщ десорбция профильдерi
Оттепнщ десорбциясы Yш аймакта жYредi (4 - Сурет): 1 - 300-400°С, 2 - 600-650°С, 3 -650-900°С тэн максимумдармен. 2-аймактагы Co-Mg(400) Yлгiсiнде шьщы бар, ол Co-Mg(550) ауыскан кезде иыкка айналады жэне термиялык евдеу температурасыныц одан эрi eсуiмен байкалмайды. Термиялык десорбция кезiнде бeлiнген оттеп екi бeлiкке бeлiндi - темен температура (физикалык адсорбцияланган оттепнщ десорбциясымен сипатталатын 1 аймак) жэне жогары температура (торлы оттепнщ сатылы десорбциясымен байланысты 2 жэне 3 аймактар).
Термиялык eцдеудщ темен температурасында (400-550°С) 1-аймак салыстырмалы тYPде жогары десорбциялык активтендiру энергиясымен сипатталады (45-50 кДж/моль). Муны осы температурада Yлгiлерге бастапкы кобальт жэне магний нитраттарыныц толык емес ыдырау eнiмдерi кiретiндiгiмен тYсiндiруге болады. Термиялык eцдеу температурасыныц одан эрi eсуi физикалык сорбцияланган оттепге тэн 1 аймактыц десорбциялык активтену энергиясыныц 1025 кДж/моль дешн тeмендеуiне экеледi.
2 жэне 3 аймактар Co-Mg косылыстарыныц ыдырауына байланысты оттепнщ едэуiр каркынды бeлiнуiмен сипатталады. Тeмен температуралы Yлгiлер жагдайында (400-550 °С) шпинельдiц кристалдык торыныц толык калыптаспауына байланысты сатылы ыдырау байкалады. Бул жагдайда десорбцияны белсендiру энергиясы сэйкесiнше бiрiншi жэне екiншi кезецдер Yшiн 80-120 жэне 140-170 кДж/моль курайды. Термиялык eцдеу температурасыныц одан эрi eсуiмен 2 жэне 3 аймактар бiр аймакка бiрiктiрiледi. 650 - 1300 °С температурада активтендiру энергиясы шамамен туракты мэндi сактайды (190-210 кДж/моль). Термиялык eцдеу температурасыныц бул аймагында бeлiнген оттегiнiц жалпы мeлшерi монотонды тYPде
азаяды, эаресе катты ерiтiндi фазасыныц калыптасуына сэйкес келетiн 800 °С-тан жогары температурада кYрт темендеу байкалады.
Метанныц тотыгу реакциясында 550, 750, 900 жэне 1100°С температурада синтезделген катализатор Yлгiлерiн сынау нэтижелерi 2-кестеде келтiрiлген. Сондай-ак, Co:Mg = 1:1 катынасында алынган Co-Mg катализаторларыныц белсендiлiгiн сынау нэтижелерi келтiрiлген.
Кесте 2 - ЭртYрлi температурада синтезделген Co-Mg оксидтi катализаторлардьщ метанды терец тотыктырудагы CH4 конверсиясы
Yлгi Co- Co- Co- Co- Co- Co-
Т, оС Mg=2:1(55 Mg=2:1(750) Mg=2:1(900) Mg=2:1(110 Mg=1:1(550) Mg=1:1(1
0) 0) 100)
200 0 0 0 0 0 0
250 0 0 0 0 0,3 0
300 2,6 1 0 0,2 1,2 1E-3
350 7,2 3,4 2,3 0,8 4,5 0,6
400 16,7 9,6 7,2 3,2 13,1 2,3
450 32,5 22,6 18,6 9,7 30,7 7,6
500 53,6 43,6 39,1 24,4 57,1 20,5
550 74,9 68,7 65,9 49,2 82,8 44,4
600 90,2 88,7 88,2 77,3 96,6 74
650 97,5 97,8 98 94,9 99,8 94
700 99,6 99,8 99,9 99,6 99,9 99,6
750 100 100 100 100 100 100
Мэлiметтерден катализаторлардыц белсендiлiгi температураныц жогарылауымен тeмендейдi, бул шпинель фазасыныц катты ерiтiндiге айналуымен жэне бeлшектердiц агломерациясымен байланысты. Co:Mg = 1: 1 катынасында алынган Yлгiлердiц белсендiлiгi Co:Mg = 2:1 Yлгiлерiнiц белсендiлiгiнен аз ерекшеленед^ бiрак бул 50% конверсия дэрежесшщ мацындагы кисыктардыц келбеу бурышын арттырады. Зерттелген Yлгiлер арасында ец Yлкен белсендiлiк 550°С температурада синтезделген катализаторларга, эсiресе Co:Mg = 1:1 кезшде синтезделген Yлгiге ие [10].
^орытынды
Зерттеу жумыстарын жYргiзу барысында Co:Mg=2:1, Co:Mg=1:1 оксидi катализаторлары синтезделдь Yлгiлер азот кышкылы туздары мен магний туздарыныц стехиометриялык мeлшерiн термиялык ыдырату аркылы синтезделдi, эрi карай эр тYрлi температурада термиялык ецдеуден етп. Катализаторлардыц курылымы РФТ, И^С жэне СЭМ эдiстерiмен зерттелдi, байланыс энергиясы жэне оттегiнiц реактивтiлiгi Yлгiлердiц курылымдары ТБД эдiстерiмен зерттелдi. Фазалык курамды зерттеу MgCo2O4 шпинелiнен катты ерiтiндiге термиялык ецдеу температурасыныц жогарылауымен фазалык ауысудыц болуын растады. Зерттелген Yлгiлер арасында ец Yлкен белсендшк 550°С температурада синтезделген катализаторларга, эаресе Co:Mg = 1:1 кезiнде синтезделген катализатор болды.
ЭДЕБИЕТТЕР
1. Абдулминев К.Г.; Манушков В.А.; Гибадуллин А.К. Каталитикалык риформинг бензиндершдеп бензол курамын темендету технологиялары. Агьлш. 2013, 11, 137-140.
2. Ахметзянов Д.Р.; Набиев М.С.; Солодова Н. Л. Риформинг катализатынан бензолды кепру эдiстерi. Технология. Университет, 2017, 20, 23-27.
3. Иванов В.Н.; Сторчевус В.К. Экология жэне автомобильдеу, 2^i басылым: Киев, Украина, 1990; Б. 128.
4. Арун В.; Шридеви Н.; Робинсон П.П.; Манжу С.; Юсуф К.К.М. Бензолды тотыксыздандыру катализаторы ретiнде Ni(II) жэне Ru(II) Шифф негiздiк кешендерь Джей Маул. Катал. Химия. 2009, 304, 191-198.
5. Эбу Бакар, Н.Х.Х.; Беттахар, М.М.; Эбу Бакар, М.; Монтеверди, С.; Исмаил, Дж.; Alnot, M. Бензолды гидрлеу Yшiн боргидридтi тотыксыздандыру аркылы альнган PtNi катализаторлары. Дж. Катал. 2009, 265, 63-71.
6. Карол И.Л.; Киселев А.А. Атмосфераньщ "денсауль^ына" келтiрiлген зиянды багалау. 2003, 6, 18-21.
7. Ван, Х.Ф.; Кавана, Р.; Го, Ю.Л.; Го, Ю.; Лу, Г.; Ху, П. C03O4 ерекше жогарь каталитикалык белсендшгшщ шьгу тегi жэне оньщ темен температурада со тотьгуьна арналган морфологиялык химиясы. Дж. Катал. 2012, 296, 110-119.
8. Восуги, В.; Далай, А.К.; Абацоглу, Н.; Ху, Ю.Фишер-Тропш сиш^ Yшiн мезопорозды алюминий оксидiне жагьлган кобальт катализаторларьшьщ сипаттамалары. ^осымша. Катал. 2017, 547, 155-163.
9. Григоренко Р.И.; Давидханова М.Г.; Грунский в. н. Кeмiртегi тотыFыньщ тотьгуь мысалында блокты кобальт катализаторларьшьщ белсендшгш зерттеу. Химияньщ жетпспктер^ 2017, 31, 45-52.
10. Zhylkybek M, B. Khussain, A. Sass, I. Torlopov, T. Baizhumanova, S. Tungatarova, A. Brodskiy, G. Xanthopoulou, K. Rakhmetova, R. Sarsenova, K. Kassymkan and Y. Aubakirov., et al. Cobalt-Magnesium Oxide Catalysts for Deep Oxidation of Hydrocarbons // Catalysts, 2024, 14(2), 136. https://doi.org/10.3390/catal14020136. Q2. Percentile 78. IF 4,501.
11. B. Khussain, A. Sass, A. Brodskiy, K. Rakhmetova, I. Torlopov, M. Zhylkybek, T. Baizhumanova, S. Tungatarova, A. Khussain, M. Zhurinov, A. Kenessary, R. Tyulebayeva, A. Logvinenko, Y. Narimanov., et al. Patterns of Formation of Binary Cobalt-Magnesium Oxide Combustion Catalysts of Various Composition // Catalysts, 2024, 14(7), 425; https://doi.org/10.3390/catal14070425 Q2. Percentile 78. IF 4,501.
