Введение к работе
Актуальность проблемы.
Марганец - один из наиболее активных в катализе переходных элементов, а оксиды марганца широко используются как компоненты катализаторов гидрирования и окисления. Разработка высокоактивных Mn-содержащих катализаторов особенно актуальна для создания нейтрализаторов выхлопов ДВС с частичной заменой в них благородного металла на переходные металлы(ПЫ).
В этой связи стоит проблема изучения физико-химических про цессов, протекающих: при приготовлении марганцевых катализаторов, влияния содержания активного компонента и модифицирующего действия носителя. Роль носителя интересна и в свете обнаруженного для Мп-содеряащих катализаторов еффекта "сильного бзаижодействич оксид -оксид", результатом которого может быть стабилизация ионов ПМ в различных степенях окисления из-за образования смешанных оксидных фаз, например, типа перовскита. В качестве носителя для приготовления стабильных катализаторов дожигания наиболее чаете:
ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ОКСИДНЫе КОМПОЗИЦИИ, содержащие ОРЗЭ. Кроме ЕКСОК"Й
промотирувдеч способности они и в индивидуальном виде могут кат» лизировать окислительные превращения углеводородов. В частности, обширный литературный материал свидетельствует о способности ок-ои да иттрия к активации углеводородов, а также о его модифицирующей активности, что требует детального изучения свойств катализаторов на основе го.,.
с' о
а ряде работ указывается на возможность участия поверхностных углеродных отложений на оксидных Мп катализаторах в процессе окислительных превращений сн . Но вопросы, связанные с природой активных центров углеобраэования, влияшэм состава поверхности на протекание реакции диссоциации метана, состав и морфологию углеотложе ний, их химическую активность и сепзь с отравлением пока не получили значительного освещения в работах, посвященных каталическим превращениям метана.
Целью данной работы явилось изучение влияния, с одной стороны, природы носителя а, с другой стороны, содержания активного компонента на поверхностные и объемные свойства оксидных Мп-содержащих катализаторов методами ЭПР, РФА, РФЗС и адсорбционными методами; а также исследование природы центров, на которык происходит активация молекул метана в ходе их каталитических превращений, морфологии, состава образующихся из СИ углеотложений к их химической активности.
Научная новизна.
Для ряда Мп-содержащих катализаторов установлено влияние природа носителя и легирующих добавок на валентное состояние марганца е поверхностных оксидных образованиях
Для оксидных образцов Mn/Y2o3 с различным содержанием марганца показано, что в оксидных двухкомпонентных Мп-содержащих катализаторах изменение окислительно-восстановительных свойств при изменении общего содержания марганца может определяться степенью агрвги-рованности и дефектности частиц НпО на поверхности.
Охарактеризована морфология продуктов уплотнения, образующихся на оксидаомарганцевых катализаторах при термическом разложении сн4(970К) и установлен факт разрушения оксидного катализатора при углеотлокении.
Выяснена природа центров оксидаомарганцевых катализаторов, на которых происходит активация метана при термической диссоциации.
- Установлено, что полное окисление метана на катализаторах
Mn/Y203 протекает при 670К как "структурно-независимая" реакция:
для них каталитическая активность линейно зависит от числа поверх
ностных окислительных центров.
- Для образцов Ип/Уго3 показано, что реакция углеобразования ие
метана протекает значительно медленнее, чем реакция их окисления
Практическое значение работы. Полученные результаты могут быть использованы в научно-исследовательской работе по изученик каталитических превращений углеводородов, а также для оптимизации состава и методов приготовления катализаторов.
Апробация работы. Основные результаты и выводы работь докладывались на 1-м Европейском Совещании по экологическому катализу (1992)
Структура и объем работа. Текст диссертации состоит ие введения, литературного обзора (главы 1-2), экспериментально!! части (глава 3), результатов и обсуждения (главы 4-6),выводов ї списка цитированной литературы. Работа содержит 148 страниц, включает 32 рисунков, 13 таблиц к 200 библиографических ссылок.
Используемые сокращения: ОРЗЭ (оксиды РЗЭ) - оксиды редкоземельных элементов; ІЩ - парамагнитный центр; СВОО - сильное взаимодействие оксид-оксид; ДА -атомно-абсорбционная спектрометрия; ПУ - продукты уплотнения
Обозначение образцов:
5% ат.Ып/Уг03-ц - нанесенный оксидный образец Mn/Y2o3, полученный пропиткой Y о раствором, содержащим Мп(Ш3>2 и лимон-
і,'ю кислоту (цитратный метод); с содержанием Мп 5Я5 ат.
5% ат.Мп/У203-ам. - нанесенный оксидный образец ttn/Y2o3, погонний пропиткой y2o3 раствором Hn(N03)2 с последующ поверхно-гным осаждением раствором аммиака; с содержанием Мп 5% ат.