Дезактивация массивных и нанесенных никелевых катализаторов реакций жидкофазного гидрирования
Аннотация
В работе проведено сравнительное исследование процессов контролируемой дезактивации массивных и нанесенных никелевых катализаторов в реакциях жидкофазного гидрирования соединений с кратными углеродными связями на примере модельных соединений. В качестве объектов изучения использованы скелетный никель и катализаторы Ni/γ-Al2O3 с различным содержанием активного металла. Целью исследования являлось установление закономерностей дезактивации никелевых каталитических систем под действием анионных и катионных каталитических ядов.
Методами рентгенофазового анализа, электронной микроскопии и низкотемпературной адсорбции инертных газов охарактеризованы текстурные и морфологические свойства катализаторов. Кинетические закономерности восстановления кратной углеродной связи изучены на примере гидрирования малеата натрия в водных и водно-щелочных средах. Частичная дезактивация осуществлялась дозированным введением ионов S2-, Hg2+ и Pb2+.
Показаны различия в характере дезактивации массивного и нанесенного никеля. В частности, установлено, что для скелетного никеля в процессе дезактивации наблюдается изменение размеров частиц. Это на начальном этапе (при малом количестве введенного каталитического яда) сопровождается промотированием. Таким образом, обнаружен и экспериментально подтвержден промотирующий эффект малых добавок Hg2+ в 0,01 М растворе NaOH, проявляющийся в увеличении скорости гидрирования. При этом нанесенные системы проявляют более высокую структурную стабильность, что приводит к отсутствию промотирующего эффекта. Подтверждено, что степень дезактивации существенно зависит от природы каталитического яда и состава растворителя.
Рассчитаны соотношения поверхностных атомов никеля, яда и адсорбированного водорода при различных степенях отравления.
Полученные результаты демонстрируют возможность использования дозированного введения каталитических ядов как инструмента направленного регулирования состояния активных центров никелевых катализаторов и открывают перспективы управления их активностью и селективностью в процессах жидкофазного гидрирования.
Для цитирования:
Прозоров Д.А., Смирнов Д.В., Афинеевский А.В., Смирнов Е.П., Сальникова Н.В. Дезактивация массивных и нанесенных никелевых катализаторов реакций жидкофазного гидрирования. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2026. Т. LXX. № 2. С. 46-56. DOI: 10.6060/rcj.2026702.6.
Литература
Ostrovskii N.M. // Kinet. Catal. 2005. V. 46. N 5. P. 693-704. DOI: 10.1007/s10975-005-0124-6.
Прозоров Д.А., Афинеевский А.В., Князев А.В., Лукин М.В., Осадчая Т.Ю., Румянцев Р.Н. Каталитические свойства и дезактивация скелетного никеля в реакциях жидкофазной гидрогенизации. Казань: Бук. 2018. 316 с.
Shkolin A.V., Fomkin A.A., Sinitsyn V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2011. V. 47. N 5. P. 555-561. DOI: 10.1134/S2070205111050157.
Prozorov D.A., Afineevskii A.V., Sukhachev Y.P., Sukhacheva M.D., Knyazev A.V. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2019. V. 93. N 11. P. 2158-2162. DOI: 10.1134/S0036024419110220.
Афинеевский А.В., Прозоров Д.А., Осадчая Т.Ю., Никитин К.А., Князев А.В. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2021. Т. 57. № 2. С. 160-165. DOI: 10.31857/S0044185621020029.
Островский Н.М. Кинетика дезактивации катализаторов: математические модели и их применение. Москва: Наука. 2001. 335 с.
Lukin M.V., Prozorov D.A., Ulitin M.V., Vdovin Yu.A. // Kinet. Catal.. 2013. V. 54. N 4. P. 412-419. DOI: 10.1134/S0023158413040101.
Лефедова О.В., Немцева М.П., Шаронов Н.Ю. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. № 5. С. 110-119. DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6772.
Афинеевский А.В., Прозоров Д.А., Осадчая Т.Ю., Сухачев Я.П., Лукин М.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. № 6. С. 95-101. DOI: 10.6060/ tcct.2017606.5409.
Афинеевский А.В., Смирнов Д.В., Прозоров Д.А., Никитин К.А., Осадчая Т.Ю., Смирнов Е.П. // Стекло и керамика. 2024. Т. 97. № 11. С. 3-15. DOI: 10.14489/glc.2024.11.pp.003-015.
Койфман О.И., Улитин М.В. Проблемы термодинамики поверхностных явлений и адсорбции. Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т. 2009. 256 с.
Афинеевский А.В., Лукин М.В. // Катализ в промышленности. 2016. № 2. С. 6-10. DOI: 10.18412/1816-0387-2016-2-6-10.
Афинеевский А.В., Прозоров Д.А., Князев А.В., Никитин К.А. // Рос. хим. ж. 2020. Т. 64. № 2. С. 3-11. DOI: 10.6060/rcj.2020642.1.
Шайдарова Л.Г., Челнокова И.А., Лексина Ю.А., Ильина М.А., Гедмина А.В. Комплексонометрическое титрование: учебно-методическое пособие по аналитической химии. Казань: Казан. ун-т. 2022. 20 с.
Иванова И.И., Московская И.Ф., Пономарева О.А., Родионова Л.И., Смирнов А.В. // Молекулярные сита. 2020. Т. 2. № 1. С 5-31. DOI: 10.53392/27130304_2020_2_1_5.
Березина С.Л., Голубев А.М., Гончаренко Е.Е., Горшкова В.М., Горячева В.Н., Двуличанская Н.Н., Ермолаева В.И., Слынько Л.Е., Фадеев Г.Н. Лабораторный практикум по курсу химии для бакалавров технических специальностей. Москва: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2014. 116 с.
Прокофьев В.Ю., Разговоров П.Б., Ильин А.П. Основы физико-химической механики экструдированных катализаторов и сорбентов. Москва: Красанд. 2013. 320 с.
Гордина Н.Е., Афинеевский А.В., Прозоров Д.А., Никитин К.А., Смирнов Д.В., Осадчая Т.Ю., Румянцев Р.Н. Никелевые катализаторы гидрогенизации: морфология поверхности и текстурные свойства. Казань: Бук. 2022. 332 с.
Afineevskii A.V., Prozorov D.A., Osadchaia T.Yu., Lukin M.V. // Trends in Green Chemistry. 2016. V. 2. N 1. P. 1-6. DOI: 10.21767/2471-9889.
Кузнецова Т.Ф., Копыш Е.А., Кондрашев А.В., Прозорович В.Г., Печёнка Д.В., Жумаева Д.Ж., Иванец А.И. // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14. № 3. С. 203-209. DOI: 10.37614/2949-1215.2023.14.3.037.
Бакулин А.В., Кульков С.С., Кулькова С.Е. // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. № 6. С. 1212-1220.
Bartholomew C.H. // Appl. Catal. A: General. 2001. V. 212. N 1. P. 17-60. DOI: 10.1016/S0926-860X(00)00843-7.
Сокольский Д.В. Гидрирование в растворах. Алма-Ата: Наука. 1979. 436 с.
Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Непомнящих Е.В., Митченко С.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2019. Т. 62. № 8. С. 139-146. DOI: 10.6060/ivkkt.20196208.5905.
Крылов О.В. Гетерогенный катализ. Москва: ИКЦ «Академ-книга». 2004. 679 с.
Гордина Н.Е., Бутман М.Ф., Гущин А.А., Морозов Л.Н., Прозоров Д.А., Рыбкин В.В., Смирнов Н.Н., Афинеевский А.В., Борисова О.А., Гусев Г.И., Извекова Т.В., Квиткова Е.Ю., Кунин А.В., Овчинников Н.Л., Румянцев Р.Н., Строганова Т.Е. // Рос. хим. ж.. 2025. Т. 69. № 3. С. 18-38. DOI: 10.6060/rcj.2025693.2.
Лефедова О.В., Немцева М.П. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. № 5. С. 101-111. DOI: 10.6060/ivkkt.20256805.7116.
Усачева Т.Р., Куранова Н.Н., Буслаева Е.С., Кушнир Р.А., Смирнов Е.П., Романенко Ю.Е., Дин Липин // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. № 11. С. 41-49. DOI: 10.6060/ivkkt.20256811.7223.
Егиазарян К.Т., Шамсиев Р.С., Флид В.Р. // Рос. хим. ж.. 2025. Т. 69. № 3. С. 3-17. DOI: 10.6060/rcj.2025693.1.
