СИНТЕЗ ФЕРРИТА КОБАЛЬТА НА ОСНОВЕ ОКСИДА КОБАЛЬТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕРАБОТКИ БИОМАССЫ
Аннотация
В работе проведен процесс синтеза феррита кобальта из оксида кобальта и оксалата железа. На первом этапе был синтезирован гидроксид кобальта из сульфата, нитрата и хлорида кобальта. Доказано, что Co(OH)2, полученный из сульфата кобальта, имеет наиболее мелкие частицы. Следующая стадия заключалась в получении оксида кобальта. Для этого прокаливали гидроксид кобальта при температурах 200 °С и 400 °С. В зависимости от исходного сырья были исследованы физико-химические свойства Co3O4 методами рентгенострукторуного анализа, сканирующей электронной микроскопии и математического описания физической адсорбции. По данным рентгеноструктурного анализа образцы оксида кобальта имеют близкие параметры решетки. Удельная поверхность оксида кобальта, в зависимости от исходного сырья, составляет 70-82 м2/г. По данным ренгеноструктурного анализа установлено, что размер первичных частиц Co3O4, синтезированного по сульфатной или нитратной технологиям, составляет 5-25 нм. Последняя стадия синтеза заключалась в получении феррита кобальта из оксида кобальта и оксалата железа с использованием метода механохимического синтеза. Для приготовления катализатора рекомендовано использовать сульфат кобальта, а в качестве осадителя – раствор NaOH. В работе использовалась лабораторная ролико-кольцевая вибрационная мельница VM-4 (Чехия) с частотой колебаний 930 мин–1. Продолжительность механохимического синтеза – 30 мин. Представлена рентгенограмма катализатора на основе оксида кобальта и оксалата железа. Было установлено, что при температуре прокаливания 350 °С формируется феррит кобальта и все пики были отнесены к структуре шпинели.
Для цитирования:
Сахарова Ю.Н., Сейоум М.Б., Кунин А.В. Синтез феррита кобальта на основе оксида кобальта для получения синтез-газа в процессе переработки биомассы. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2024. Т. LXVIII. № 4. С. 103-109. DOI: 10.6060/rcj.2024684.13.
Литература
Shiyun Liu, Dongjin Dai, Yunyang Lu, Ji Chen, Danhua Mei, Zhi Fang, Xin Tu. Tailoring performance for biomass tar reforming using magnetically assisted gliding arc discharges. Chemical Engineering Journal. 2024. V. 498. DOI: 10.1016 /j.cej.2024.155364.
А. Б. Берберов, Я. А. Масютин, Д. С. Афонин, Х. Х. Борзаев. Применение коллоидного катализатора на основе оксида железа (III) и полиметаллического нанокатализатора (Fe-Co-Ni) для модификации структуры лигноцеллюлозного сырья. Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2013. № 6-1(56). С. 72-78. EDN RPXLSZ.
Андреева, Е. В. Использование местных энергоресурсов в энергетике села [Растительные и древесные отходы, переработка навоза в биогаз и удобрения, ВИЭ]. Инженерно-техническое обеспечение АПК. Реферативный журнал. 2010. № 4. С. 939. EDN MWIEWB.
С. Д. Емельянова, А. А. Степачева, Ю. В. Луговой, Ю. Ю. Косивцов. Кинетика термического разложения древесных отходов. Химическая термодинамика и кинетика: Сборник научных трудов XIII Международной научной конференции, г. Великий Новгород, 15–19 мая 2023 года. – Великий Новгород: Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого, 2023. С. 110-112. EDN PTWYBE.
Emmanuel, J.K. Combinatorial high throughput methodologies: the potentials in heterogeneous catalysts synthesis, screening and discovery—a review. Bull Natl Res Cent 48, 24 (2024). DOI:10.1186/s42269-024-01180-8.
C. Smith, A.K. Hill, L. Torrente-Murciano. Current and future role of Haber–Bosch ammonia in a carbon-free energy landscape Energy Environ Sci, 13 (2020), P. 331-344. DOI:10.1039/C9EE02873K.
L. Shuai, C. Liu, G. Wang, Y. Zhang, J. Li, L. Wang. Structural evolution of carbon in an Fe@C catalyst during the Fischer-Tropsch synthesis reaction Catal. Sci. Technol., 9 (2019). P. 1013-1020. DOI: 10.1039/x0xx00000x.
Миргаязов, И. И., А. И. Абдуллин. Современные методы получения синтез-газа и процесс Фишера-Тропша. Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 9. С. 258-261. EDN SFMLAN.
Кузнецов, Б. Н. Научные основы подбора катализаторов для процессов глубокой переработки твердого ископаемого и возобновляемого органического сырья. Кинетика и катализ. 2009. Т. 50. № 6. С. 886-894. – EDN KYGLIZ.
Филатова А.Е., Е. И. Шиманская, М. Г. Сульман, Д. В. Гакипова. Пути полной каталитической переработки компонентов биомассы. Бюллетень науки и практики. – 2017. № 12(25). С. 50-56. DOI 10.5281/zenodo.1101147.
Бабич О.О., Ю. В. Куликова, С. А. Сухих. Обзор исследований в области развития технологий прямого получения жидкого топлива из биомассы. The Scientific Heritage. 2021. № 80-1(80). С. 41-47. DOI: 10.24412/9215-0365-2021-80-1-41-47.
Anna Klyushina, Kateřina Pacultová, Stanislava Krejčová, Grzegorz Słowik, Květuše Jirátová, František Kovanda, Janusz Ryczkowski, Lucie Obalová. Advantages of stainless steel sieves as support for catalytic N2O decomposition over K-doped Co3O4, Catalysis Today,V. 257, Part 1. 2015. P. 2-10. DOI:10.1016/j.cattod.2015.05.015.
Денисова К.О. А. А. Ильин, А. П. Ильин, Ю. Н. Сахарова. Влияние состава катализатора и условий процесса на эффективность феррита кобальта в разложении оксида азота (I). Журнал физической химии. 2021. Т. 95. № 10. С. 1501-1507. DOI: 10.31857/S0044453721100058.
Птицына К.О. А. А. Ильин, Р. Н. Румянцев, Ю. Н. Сахарова. Механохимический и керамический синтез феррита кобальта. Стекло и керамика. 2022. Т. 95. № 1(1129). С. 21-30. DOI: 10.14489/glc.2022.01.pp.021-030.
Курникова А.А., Румянцев Р.Н., Афинеевский А.В., Борисова Т.Н., Севергина Е.С., Гордина Н.Е. Мягкий механохимический синтез CuO/ZnO/Al2O3 катализатора для процесса получения метанола. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 2. С. 21-29. DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6866.
Лысенко Е.Н., Суржиков А.П., Власов В.А., Николаев Е.В., Минина Ю.С., Шевелева Е.А. Влияние механической активации реагентов на синтез Li-Sm феррита. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 3. С. 63-72. DOI: 10.6060/ivkkt.20246703.6931.
Сахарова Ю.Н., А.А. Ильин, К.О. Птицына. Термопрограммированное восстановление феррита кобальта водородом. Российский химический журнал. 2023. Т. 67. № 1. С. 57-63. – DOI 10.6060/rcj.2023671.8.
Yu.A. Ivanova, E.F. Sutormina, L.A. Isupov. Low-temperature 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
А. Г. Першина, Л. В. Ефимова, В. И. Итин. Наноразмерный стабилизатор ферментов на основе частиц феррита кобальта. Нанотехника. 2010. № 2(22). С. 81-86. EDN MWAKSR.
А. А. Ильин, Р. Н. Румянцев, И. А. Дубова, А. П. Ильин. Синтез и каталитические свойства феррита кобальта в реакции разложения оксида азота (I). Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2012. Т. 55. Вып. 10. С. 62-64.