ТЕРМОПРОГРАММИРОВАННОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФЕРРИТА КОБАЛЬТА ВОДОРОДОМ
Аннотация
В работе изучен процесс восстановления феррита кобальта и выявлены его стадии. Было выделено четыре основных температурных интервала поглощения водорода. На первой стадии восстанавливается поверхностный кислород. Вторая стадия проходит ступенчато с образованием ионов железа и фазы оксида железа (III). На третьей стадии происходит восстановление оксида железа (III) до оксида железа (II). И на четвертой стадии образовывается фаза металлического железа Fe0. Материалы охарактеризованы методами рентгеновской дифракции и синхронного термического анализа в режиме термопрограммированного восстановления водородом (H2-ТПВ). Данный метод позволил установить, что с увеличением содержания фазы щелочного металла происходит увеличение реакционной способности образцов, что выражается в увеличении доли слабосвязанных форм решеточного кислорода в низкотемпературных областях 343-442°С и ростом вклада формы кислорода в высокотемпературной области 590-627°С. Также были представлены кривые термогравиметрического анализа процесса термопрограммированного восстановления образцов CoFe2O4, промотированных калием, в газовой смеси 5%H2+95 %Ar (скорость нагрева 5 °С/мин). Методом качественного рентгеновского анализа исследуемых образцов промотированного феррита кобальта был проведен на дифрактометре ДРОН-3М с использованием CuKα-излучения. Все рентгеновские рефлексы были отнесены к структуре шпинели, что указывает на то, что никаких других кристаллических фаз, кроме CoFe2O4 не образовывалось. При добавлении оксида калия в систему происходит увеличение содержания рентгеноаморфной фазы, но сдвигов пиков не наблюдалось, что указывает на то, что ионы калия сильно диспергированы в матрице CoFe2O4.
Литература
Borges A.C.P., Onwudili J.A., Andrade H., Alves C., Ingram A., Vieira de Melo S., Torres E. Catalytic Properties and Re-cycling of NiFe2O4 Catalyst for Hydrogen Production by Su-percritical Water Gasification of Eucalyptus Wood Chips. Energies. 2020. V. 13. P. 4553. DOI: 10.3390/en13174553.
Béjaoui M., Elmhamdi A., Pascual L., Pérez-Bailac P., Nahdi K., Martínez-Arias A. Preferential Oxidation of CO over CoFe2O4 and M/CoFe2O4 (M = Ce, Co, Cu or Zr) Catalysts. Catalysts. 2021. 11. P. 15. DOI: 10.3390/catal11010015.
Denisova K.O., Ilyin A.A., Rumyantsev R.N. Nitrous Oxide: Production, Application, and Protection of the Environment. Russ. J. Gen. Chem. 2019. 89. P. 1338–1346. DOI: 10.1134/S107036321906032X.
Bulavchenko O.A., Cherepanova S.V., Malakhov V.V., Dovlitova L.S., Ishchenko A.V., Tsybulya S.V. Diffraction studies of the reduction process of nanocrystalline samples of cobalt oxide under IN SITU conditions. Kinetics and Ca-talysis. 2009. V. 50. N 2. P. 205–211.
Venugopal A., Scurrell M.S. Low temperature reductive pre-treatment of Au/Fe2O3 catalysts, TPR/TPO studies and be-haviour in the water-gas shift reaction. Appl. Catal. A. 2004. 258. P. 241–249. DOI: 10.1016/j.apcata.2003.09.017.
Dang Jie & Chou, Kuo-Chih & Hu, Xiao-jun & Zhang, Guo‐Hua. Reduction Kinetics of Metal Oxides by Hydrogen. steel re-search international. 2013. 84. DOI: 10.1002/srin.201200242.
Yashnik S.A., Salnikov A.V., Kerzhentsev M.A., Ismagilov Z.R., Vaming Jin, Koseoglu O.R. Study of the effect of cati-onic and anthonic modification on the activity of the CuZ-nAlO catalyst in the reaction of oxidative desulfurization of dibenzothiophene in model diesel fuel. Chemistry for sus-tainable development. 2015. 23. P. 459–467. DOI: 10.15372/KhUR20150416
Shin H.-Ch., Jung K.-D., Han S.-H., Kim J.W. Decomposi-tion of H2O with M-Ferrite (M = Cu and Ni) for H2 genera-tion. J. Ceram. Process. Res. 2003. V. 4. P. 30. DOI: G704-001111.2003.4.1.007.
Szijjarto G.P., Paszti Z., Sajo I., Erdohelyi A., Radnoczi G., Tompos A. Nature of the active sites in Ni/MgAl2O4-based catalysts designed for steam reforming of ethanol. J. Catal. 2013. P. 290–306. DOI 10.1016/j.jcat.2013.05.036.
Ivanova Yu.A., Sutormina E.F., Isupova L.A. Low-tempera-ture decomposition of N2O on oxides 1% Cs/MgxCo3 – xO4 (х = 0–0.9). Kinetics and catalysis. 2020. T. 61. N 4. P. 577–584. DOI: 10.31857/S0453881120040103.
Denisova K.O., Ilyin A.A., Ilyin A.P., Sakharova Yu.N. Low-tem-perature catalytic decomposition of N2O. Theoretical founda-tions of chemical technology. 2022. V. 56. N 2. P. 229–235. DOI 10.31857/S0040357122010055.
Dokuchaev I., Maximov N., Tyshchenko V. Study of the ther-mal cracking process in the presence of regenerated spent catalyst. Russian Chemical Journal. 2022. 66(1). P. 57–65. DOI: 10.6060/rcj.2022661.8.
Sylwia W., Gabriela G., Paweł S., Zbigniew S. and Andrzej K.B. Surface and Interface Promotion of Co3O4 for the Low-Temperature N2O. Decomposition Catalysis. Catalysts. 2020. N 10. P. 41. DOI: 10.3390/catal10010041.
Tikhomirov S.A., Tregubova I.V., Alymov M.I., Tarasov O.D., Korovkina N.F. Low-temperature hydrogen reduction of co-balt powders. Physics and chemistry of materials processing. 2010. N 6. P. 73.
Olusola O.J., Sudip M. Temperature programme reduc-tion (TPR) studies of cobalt phases in γ-alumina sup-ported cobalt catalysts. Journal of Petroleum Technology and Alternative Fuels. 2016. V. 7. N 1. P. 1–12. DOI: 10.5897/JPTAF2015.0122.
Yumashev V.V., Kirik N.P., Shishkina N.N., Knyazev Yu.V., Zhizhaev A.M., Solovyov L.A. Composition, structure and re-duction reactivity of composite materials of the α-Fe2O3–СaFe2O4 system by hydrogen. J. Sib. Fed. Univ. Chem. 2019. 12(1). P. 54–72. DOI: 10.17516/1998-2836-0108.
Katerina K. Katerina P., Kvetuše J., Dagmar F., Martin K., Lucie O. K-Modified Co-Mn-Al Mixed Oxide-Effect of Cal-cination Temperature on N2O Conversion in the Presence of H2O and NOx. Catalysts. 2020. N 10. P. 1134–1151. DOI:10.3390/catal10101134.
Chiranjeevi T., Pragya R., Gupta S, Gokak D.T., Bhargava S. Minimization of Waste Spent Catalyst in Refineries. Procedia Environmental Sciences. 2016. N 35. P. 610–617. DOI: 10.1016/j.proenv.2016.07.047.
Saiko A.V., Zaikina O.O., Sosnin G.A., Yeletsky P.M., Gul-yaevaYu.K., Klimov O.V., Noskov A.S., Yakovlev V.A. The use of dispersed catalysts in catalytic steam cracking of heavy oil. Journal of Siberian Federal University Chemistry. 2019. N 4. P. 562–572. DOI: 10.17516/1998-2836-0151.
Kimihiro A., Chie O., Shinji I., Yasushi S., Masashi I. Potas-sium-doped Co3O4 catalyst for direct decomposition of N2O. Applied Catalysis B: Environmental. 2008. V. 78. P. 242–249. DOI: 10.1016/j.apcatb.2007.09.016.
Smirnova D.N., Grishin I.S., Smirnov N.N. Comparison of sorption properties of silicon-carbon adsorbents synthesized by various methods. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 12. P. 44-52. DOI: 10.6060/ivkkt.20226512.6694.
