Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Научный руководитель: канд. хим. наук Обухова А.В.



Сибирский федеральный университет

Рост автомобильного парка ухудшает экологическую ситуацию в мире. В общем объеме вредных выбросов доля от автомобильного транспорта в среднем составляет 35-40%, а в крупных городах – около 70%. Как международные, так и отечественные нормативы вводят жесткие требования к качеству моторного топлива. В первую очередь ограничивается содержание бензола и других ароматических соединений, которые являются причиной образования бенз-α-пирена, характеризующегося высокой канцерогенной активность.[1].

Возрастающее потребление автомобильных бензинов, постоянное ужесточение экологических требований, а также наблюдаемая тенденция к ухудшению качества нефтяного сырья обуславливают необходимость создания и совершенствования технологических процессов получения компонентов современных автобензинов [2].

К относительно новым технологиям можно отнести процесс гидроизомеризации бензолсодержащих бензиновых фракций, на бифункциональных катализаторах, гидрирующая способность которых обеспечивает осуществление реакции гидрирования бензола в циклогексан, а кислотные свойства - селективную изомеризацию циклогексана и содержащихся в сырье н-алканов в высокооктановые изомеры.Значительный интерес для развития такого процесса представляют оксидные системы на основе диоксида циркония модифицированного вольфрамат-анионами.

В работах [3,4] авторами было показано, что платиносодержащие катализаторы на основе вольфрамированного диоксида циркония проявляют высокую активность как в реакции изомеризации индивидуальных алканов, так и в реакции гидроизомеризации смеси алкановых и ароматических углеводородов. 

Благоприятное влияние на показатели каталитической активности, а также на повышение стабильности работы катализаторов могут оказывать добавки катионов металлов. В частности промотирование системы на основе сульфатированного диоксида циркония оксидами железа, марганца, алюминия и галлия - приводит к повышению активности в реакции изомеризации алканов С46. В работе [5] показано, что введение лантана приводит к увеличению селективности по изомерам гексана, а также наблюдается уменьшение закокосовывания катализатора в процессе эксплуатации.

Для вольфрамированного диоксида циркония влияние промотирования металлами исследовано значительно меньше. При этом понимание влияния природы промоторов, установление взаимосвязи структуры и активности катализатора является важной задачей при создании активных каталитических систем.

Целью настоящей работы являлось исследование влияния катионов лантана на структурные свойства платиносодержащего вольфрамированного диоксида циркония.

Гидроксид цирконияполучали по методике, представленной в [3,4]. Промотирование гидроксида циркония катионами La в количестве от 0,5 до 9,0 ат.% осуществляли методом совместного осаждения их гидроксидов. Модифицирование вольфрамат-анионамивыполняли методом пропитки катион-промотированных гидроксидных предшественников раствором метавольфрамата аммония (NH4)6H2W12O40ŸnH2O.Высушенные образцы модифицированного гидроксида циркония подвергали термической обработке в кварцевом реакторе на воздухе при температуре 800оС. Платину наносили путем пропитки образцов модифицированного диоксида циркония водным раствором платинохлористоводородной кислоты с последующим прокаливанием.

Содержание вольфрамаи лантана контролировалиметодом рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (РСА) на спектрометре PANalyticalAxionmax..

Фазовый состав устанавливали по рентгенограммам, которые снимали на дифрактометрах PANalytical X'Pert PRO с детектором PIXcel и графитовым монохроматором и ДРОН-3, используя отфильтрованное CuKa-излучение.

При исследовании фазового состава немодифицированного диоксида циркония было установлено, что при температуре 800°С кристаллизуется преимущественно стабильная моноклинная модификация диоксида.Введение в диоксид циркония катионов лантана приводит к формированию преимущественнометастабильной тетрагональной формы диоксида циркония.В пределах изученных концентраций промотора в указанной системе не образуются другие кристаллические фазы, кроме ZrO2, в т. ч. не установлено наличия индивидуальных кристаллических фаз оксида лантана.

Детальный анализ рентгенограмм показывает, что с увеличением атомного содержания La межплоскостное расстояние, соответствующее основному наиболее интенсивному пику (111) ZrO2, увеличивается. Эти данные указывают на образование твердого раствора катионов La3+ со значительно большим, чем у катиона Zr4+, радиусом (Zr4+=0,84; La3+=1,16 Å для КЧ 8) в решетке тетрагонального ZrO2.

Для исследования влияния лантана на структурные свойства вольфрамированного диоксида циркониясинтезировали катализаторы с содержанием вольфрамат-анионов 17,6 моль.%. Установлено, что фазовый состав катион-промотированных вольфрамированных образцов, независимо от концентрации лантана, представлен преимущественно диоксидом циркония тетрагональной модификации.Нанесение платины не оказывало заметного влияния на формирование фаз.

Таким образом, установлено, что введение катионов лантана ивольфраматных групп в гидроксидный предшественник способствует кристаллизации метастабильной тетрагональной формы ZrO2 в процессе прокаливания.

 

Список литературы

1. Ахметов, Т. В., Терегулова, Э. И., Абдульминев К. Г. Варианты комбинированной технологии каталитического риформинга и изомеризации бензиновых фракций // Нефтегазовое дело. 2013. №3. С. 284-290.

2. Xu, Y., Zhang, X., Li, H., Qi, Y., Lu, G., Li, S. Promotion effect of lanthanum addition on the catalytic activity of zirconia supported platinum and tungstophosphoric acid catalyst for n-pentane isomerization // Applied Surface Science. 2009. P. 6504-6507.

3. Kuznetsov P. N., Obukhova A. V., Kuznetsova L. I., Mikhlin Y. L. Dynamics of the activity and physicochemical characteristics of Pt/WO42−–ZrO2 catalysts in the hydroisomerization of heptane and heptane–benzene mixtures// Catalysis Letters. 2017. V. 147. P. 773-784.

4. Kuznetsov P. N., Kazbanova A. V., Kuznetsova L. I., Kovalchuk V. I., Mikhlin Y. L.Bulk and surface characterization and isomerization activity of Pt/ WO42−/ZrO2catalysts of different preparations // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. 2014. V. 113. P. 69-84.

5. Silva-Rodrigo R., Cruz-Domínguez,E. L., Lugo-del Angel, F. E. and et. al. Studies of sulphated mixed oxides (ZrO2–SO4–La2O3) in the isomerization of n-hexane // Catalysis Today. 2015. P. 197-208.

 

УДК 665.656.2+665.658.4+665.652.4

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-06-10; Просмотров: 204; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.01 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь