Каталитическая активность Co, Cu, Mn оксидных катализаторов, полученных золь-гель методом с горением, в реакции низкотемпературного окисления оксида углерода

Осуществлен синтез катализаторов на основе оксидов кобальта, меди и марганца золь-гель методом с горением и изучена их каталитическая активность в реакции низкотемпературного окисления монооксида углерода в диоксид. Синтезированы оксиды кобальта, меди и марганца, а также их двойные оксиды Co–Mn, Cu–Mn и Co–Cu. Рентгенофазовым анализом показано образование в системах Co–Mn и Cu–Mn манганитов и оксидов соответствующих металлов. В системе Co–Cu выявлено образование только оксидов этих металлов. Установлено, что кобальти медь-марганцевые оксидные системы, синтезированные золь-гель методом с горением, проявляют высокую каталитическую активность в низкотемпературном (110–140 °С) превращении монооксида углерода в диоксид. Осуществлен одностадийный синтез каталитической системы Cu–Mn/Al2O3 золь-гель методом со сжиганием прекурсоров с гидрогелем связующего (Al2O3) и установлена ее высокая активность в низкотемпературной конверсии монооксида углерода. Каталитические системы исследовали РФ-, ИК-спектральными методами, БЭТ, СЭМ. Полученные результаты показывают возможность получения активных в низкотемпературном окислении монооксида углерода многокомпонентных оксидных катализаторов технологически простым золь-гель методом с горением. 

1. Royer, S. Catalytic oxidation of carbon monoxide over transition metal oxides / S. Royer, D. Duprez // ChemCataChem. – 2011. – Vol. 3, N 1. – P. 24–65. https://doi.org/10.1002/cctc.201000378

2. Nanocatalysts for Low-Temperature Oxidation of CO: Review / G. G. Xanthopouloua [et al.] // Eurasian Chem.-Technol. J. – 2015. – Vol. 17. – P.17–32.

3. Soliman, N. K. Factors affecting CO oxidation reaction over nanosized materials: A review / N. K. Soliman // J. Mat. Res. Technol. – 2019. – Vol. 8, N 2. – P. 2395–2407. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.12.012

4. Dey, S. Selection of Manganese oxide catalysts for catalytic oxidation of Carbon monoxide at ambient conditions / S. Dey, N. S. Mehta // Res., Environ. Sustainability. – 2020. – Vol. 1. – P. 100003. https://doi.org/10.1016/j.resenv.2020.100003

5. Mahammadunnisa, S. NiO/Ce1−x NixO2−δ as an alternative to noble metal catalysts for CO oxidation / S. Mahammadunnisa, M. K. Reddy, N. Lingaiah // Catal. Sci. Technol. – 2013. – N 3. – P. 730–736. https://doi.org/10.1039/C2CY20641B

6. Prasad, R. A Review on CO Oxidation Over Copper Chromite Catalyst / R. Prasad, P. Singh // Catal. Rewiews: Science and Engineering. – 2012. – Vol. 54, iss. 2. – P. 224–279. https://doi.org/10.1080/01614940.2012.648494

7. Aniz, C. U. A study on catalysis by ferrospinels for preventing atmospheric pollution from carbon monoxide / C. U. Aniz, T. D. R. Nair // Open J. Phys. Chem. – 2011. – Vol. 1, N 3. – P. 124–130. https://doi.org/10.4236/ojpc.2011.13017

8. Молчанов, В. В. Влияние механохимической активации на каталитические свойства ферритов со структурой шпинели / В. В. Молчанов, Р. А. Буянов, Ю. Т. Павлюхин // Кинетика и катализ. – 2003. – Т. 44, N 6. – С. 860–864. https://doi.org/10.1023/B:KICA.0000009055.02997.9c

9. Nanosized copper ferrite materials: mechanochemical synthesis and characterization / E. Manova [et al.] // J. Solid State Chem. – 2011. – Vol. 184, iss. 5. – P. 1153–1158. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2011.03.035

10. Томина, Е. В. Микроволновый синтез ортоферрита иттрия и допирование его никелем / Е. В. Томина, Н. А. Куркин, С. А. Мальцев // Конденсированные среды и межфазные границы. –2019. – Т. 21, N. 2. – С. 306–312. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/768

11. Микроволновый синтез ферритов (Co, Ni, Cu, Zn) / Ю. Н. Литвишков [и др.] // Журн. прикл. химии. – 2018. – T. 91, N. 5. – C. 679–687.

12. Рахманкулов, Д. Л. Микроволновое излучение и интенсификация химических процессов / Д. Л. Рахманкулов, И. Х. Бикбулатов. – М.: Химия, 2003. – 220 c.

13. Ванецев, А. С. Микроволновой синтез индивидуальных и многокомпонентных оксидов / А. С. Ванецев, Ю. Д. Третьяков // Успехи химии. – 2007. – T. 76, N. 5. – C. 435–453.

14. Yen-Chun, Liu. Magnetic and catalytic properties of copper ferrite nanopowders prepared by a microwave-induced combustion process / Yen-Chun Liu, Yen-Pei Fu // Ceram. Int. – 2010. – Vol. 36, iss. 5. – P. 1597–1601. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2010.02.032

15. Catalytic activity of copper ferrite synthesized with the using of microwave treatment in the oxidation reaction of carbon monoxide / G. R. Azimova [et al.] // Am. J. Clin. Nutr. – 2020. – Vol. 2. – P. 29–35.

16. Bushkova, V. S. Synthesis and study of the properties of nanoferrites obtained by the sol-gel method with the participation of auto-combustion / V. S. Bushkova // Journal of Nano- and Electronic Physics. – 2015. – Vol. 7, N.1. – P. 01023–01029.

17. Structural parameters and magnetic properties of copper ferrite nanopowders obtained by the sol-gel combustion / V. A. Zhuravlev [et al.] // J. Alloys Compd. – 2016. – Vol. 692. – P. 705–712. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.09.069

18. Sol-gel auto combustion synthesis and characterizations of cobalt ferritenanoparticles: Different fuels approach / V. R. Bhagwata [et al.] // Mater. Sci. Eng. – 2019. – Vol. 248. – P. 11438. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2019.114388

19. Synthesis of cobalt ferrite (CoFe2O4) by combustion with different concentrations of glycine / C. G. Kaufmann [et al.] // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. – 2019. – Vol. 659. – P. 012079. https://doi.org/10.1088/1757-899X/659/1/012079

20. Synthesis and characterization of nickel ferrite nanoparticles by sol - gel auto combustion method / R. Kesavamoorthi [et al.] // J. Chem. Pharm. Sci. – 2016. – Vol. 9, N. 1. – P. 160–162.

21. Dey, S. Catalytic conversion of carbon monoxide into carbon dioxide over spinel catalysts: An overview / S. Dey, G. Ch. Dhal // Mater. Sci. Energy Technol. – 2019. – Vol. 2, iss. 3. – P. 575–588. https://doi.org/10.1016/j.mset.2019.06.003

22. Copper based mixed oxide catalysts (CuMnCe, CuMnCo and CuCeZr) for the oxidation of CO at low temperature / S. Dey [et al.] // Mater. Discovery. – 2017. – Vol. 10. – P. 1–14. https://doi.org/10.1016/j.md.2018.02.001

23. Effect of preparation conditions on the catalytic activity of CuMnOx catalysts for CO Oxidation / S. Dey [et al.] // Bull. Chem. Reaction Eng. Catal. – 2017. – Vol. 12, N. 3. – P. 1–15. https://doi.org/10.9767/bcrec.12.3.900.437-451

24. Kinetics of catalytic oxidation of CO over copper-manganese oxide catalyst / M. Li [et al.] // Separation and Purification Technology. – 2007. – Vol. 57, iss. 1. – P. 147–151. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2007.03.016

25. Pillai, U. R. Room temperature oxidation of carbon monoxide over copper oxide catalyst /

26. U. R. Pillai, S. Deevi // Applied Catalysis B: Environmental. – 2006. – Vol. 64, N 1-2. – P. 146–154. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2005.11.005

27. Брусенцов, Ю. А. Основы физики и технологии оксидных полупроводников / Ю. А. Брусенцов, А. М. Минаев. – Тамбов, 2002. – 80 c.