Каталитические свойства оксида церия, сформированного на титане методом плазменно-электролитического оксидирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнен сравнительный анализ каталитических свойств Ce-содержащих композитов 2.5% Ce-TiO2/Ti и 10.5% Ce-TiO2/Ti в реакциях окислительной десульфуризации. Катализаторы с низкой и высокой концентрацией церия (2.4–2.6 и 8.7–12.4 ат. % Ce соответственно) на оксидно-титановом носителе TiO2/Ti получены методом плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО) в электролитах, содержащих равные (0.05 моль/л) концентрации Ce2(SO4)3 и Ce(SO4)2. Установлено, что применение Ce(SO4)2 позволяет значительно увеличить концентрацию церия в составе композитов и, соответственно, их активность в окислении метилфенилсульфида и тиофена пероксидом водорода. Кроме того, использование катализатора 10.5% Ce-TiO2/Ti дает возможность практически полностью окислить дибензотиофен кислородом воздуха при 130°С за 3 ч.

Об авторах

И. Г. Тарханова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: itar_msu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6347-7346

д.х.н., в.н.с. кафедры химической кинетики химического факультета 

Россия, Ленинские горы, 1, стр. 3, Москва, 119991

Е. А. Есева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: itar_msu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7538-9012

к.х.н., ст.н.с. кафедры химии нефти и органического катализа, химического факультета 

Россия, Ленинские горы, 1, стр. 3, Москва, 119991

М. О. Лукашов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: itar_msu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4656-6232

аспирант кафедры химии нефти и органического катализа, химического факультета 

Россия, Ленинские горы, 1, стр. 3, Москва, 119991

Т. П. Яровая

Институт химии Дальневосточного отделения РАН

Email: itar_msu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8358-1095

н. с. лаборатории электрохимических процессов Отдела электрохимических систем и процессов модификации поверхности 

Россия, просп. 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022

И. В. Лукиянчук

Институт химии Дальневосточного отделения РАН

Email: itar_msu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1680-4882

к.х.н., ст.н.с. лаборатории электрохимических процессов Отдела электрохимических систем и процессов модификации поверхности

Россия, просп. 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022

Список литературы

  1. Aliofkhazraei M., Macdonald D.D., Matykina E., Parfenov E.V., Egorkin V.S., Curran J.A., Troughton S.C., Sinebryukhov S.L., Gnedenkov S.V., Lampke T., Simchen F., Nabavi H.F. Review of plasma electrolytic oxidation of titanium substrates: Mechanism, properties, applications, and limitations // Appl. Surf. Sci. Adv. 2021. V. 5. Art. 100121. https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2021.100121
  2. Clyne T.W., Troughton S.C. A review of recent work on discharge characteristics during plasma electrolytic oxidation of various metals // Int. Mater. Rev. 2019. V. 64. № 3. P. 127. https://doi.org/10.1080/09506608.2018.1466492
  3. Serdechnova M., Mohedano M., Kuznetsov B., Mendis C.L., Starykevich M., Karpushenkov S., Tedim J., Ferreira M.G.S., Blawert C., Zheludkevich M.L. PEO coatings with active protection based on in-situ formed LDH-nanocontainers // J. Electrochem. Soc. 2017. V. 164. № 2. P. C36. https://doi.org/10.1149/2.0301702jes
  4. Raźny N., Dmitruk A., Naplocha K. Anticorrosive PEO coatings on metallic cast heat enhancers for thermal energy storage // Surf. Eng. 2023. V. 39. № 6. P. 641. https://doi.org/10.1080/02670844.2023.2236363
  5. Tarkhanova I.G., Bryzhin A.A., Gantman M.G., Yarovaya T.P., Lukiyanchuk I.V., Nedozorov P.M., Rudnev V.S. Ce-, Zr-containing oxide layers formed by plasma electrolytic oxidation on titanium as catalysts for oxidative desulfurization // Surf. Coat. Technol. 2019. V. 362. P. 132. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.01.101
  6. Брыжин А.А., Руднев В.С., Лукиянчук И.В., Васильева М.С., Тарханова И.Г. Влияние состава оксидных слоев, полученных методом ПЭО, на механизм пероксидного окисления сероорганических соединений // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 2. C. 262. https://doi.org/10.31857/S0453881120020021
  7. Lukiyanchuk I.V., Vasilyeva M.S., Ustinov A.Yu., Bryzhin A.A., Tarkhanova I.G. Ti/TiO2/NiWO4 +WO3 composites for oxidative desulfurization and denitrogenation // Surf. Coat. Technol. 2022. V. 434. P. 128200. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128200
  8. Lukiyanchuk I.V., Tarkhanova I.G., Vasilyeva M.S., Yarovaya T.P., Ustinov A.Yu., Vyaliy I.E., Kuryavyi V.G. Plasma electrolytic formation of TiO2-VOx-MoOy-P2O5 coatings on titanium and their application as catalysts for the oxidation of S- and N-containing substances // Mater. Chem. Phys. 2024. V. 311. Art. 128520. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.128520
  9. Patcas F., Krysmann W. Efficient catalysts with controlled porous structure obtained by anodic oxidation under spark-discharge // Appl. Catal. A: Gen. 2007. V. 316. № 2. P. 240. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2006.09.028
  10. Jiang X., Zhang L., Wybornov S., Staedler T., Hein D., Wiedenmann F., Krumn W., Rudnev V., Lukiyanchuk I. Highly efficient nanoarchitectured Ni5TiO7 catalyst for biomass gasification // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2012. V. 4. № 8. Р. 4062. https://doi.org/10.1021/am3008449
  11. Vasilic R., Stojadinovic S., Radic N., Stefanov P., Dohcevic-Mitrovic Z., Grbic B. One-step preparation and photocatalytic performance of vanadium doped TiO2 coatings // Mater. Chem. Phys. 2015. V. 151. P. 337. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2014.11.077
  12. Huang X., Beck M.J. Size-dependent appearance of intrinsic Oxq “activated oxygen” molecules on ceria nanoparticles // Chem. Mater. 2015. V. 27. № 17. P. 5840. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b02426
  13. Montini T., Melchionna M., Monai M., Fornasiero P. Fundamentals and catalytic applications of CeO2-based materials // Chem. Rev. 2016. V. 116. № 10. P. 5987. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00603
  14. Руднев В.С. Рост анодных оксидных слоев в условиях действия электрических разрядов // Защита металлов. 2007. Т. 43. № 3. С. 296. https://doi.org/10.1134/S0033173207030125
  15. Shi Y., Liu G., Zhang B., Zhang X. Oxidation of refractory sulfur compounds with molecular oxygen over a Ce–Mo–O catalyst // Green Chem. 2016. V. 18. № 19. P. 5273. https://doi.org/10.1039/C6GC01357K
  16. Liu X.-Y., Li X.-P., Zhao R.-X. Ce2(MoO4)3 as an efficient catalyst for aerobic oxidative desulfurization of fuels // Pet. Sci. 2022. V. 19. № 2. Р. 861. https://doi.org/10.1016/j.petsci.2021.10.029
  17. Aliofkhazraei M., Gharabagh R.S., Teimouri M., Ahmadzadeh M., Darband G.B., Hasannejad H. Ceria embedded nanocomposite coating fabricated by plasma electrolytic oxidation on titanium // J. Alloys Compd. 2016. V. 685. P. 376. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.05.315
  18. Tsai D.-S., Chou C.-C. Influences of growth species and inclusions on the current–voltage behavior of plasma electrolytic oxidation: A Review // Coatings. 2021. V. 11. P. 270. https://doi.org/10.3390/coatings11030270
  19. Rudnev V.S., Tyrina L.M., Lukiyanchuk I.V., Yarovaya T.P., Malyshev I.V., Ustinov A.Yu., Nedozorov P.M., Kaidalova T.A. Titanium-supported Ce-, Zr-containing oxide coatings modified by platinum or nickel and copper oxides and their catalytic activity in CO oxidation // Surf. Coat. Technol. 2011. V. 206. P. 417. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.07.041
  20. Руднев В.С., Килин К.Н., Яровая Т.П., Недозоров П.М. Оксидные цирконийсодержащие пленки на титане // Защита металлов. 2008. Т. 44. № 1. С. 69. doi: 10.1134/S0033173208010086
  21. Елинсон С.В., Петров К.И. Аналитическая химия циркония и гафния. Москва: Наука, 1965. 240 с.
  22. Dong Y., Hang J., Ma, Z., Xu H.,Yang H.,Yang L., Bai L., Wei D., Wang W. Chen H. Preparation of Co-Mo-O ultrathin nanosheets with outstanding catalytic performance in aerobic oxidative desulfurization // Chem. Commun. 2019. V. 55. № 93. P. 13995 https://doi.org/10.1039/C9CC07452J
  23. Abdelkader E., Nadjia L., Naceur B., Boukoussa B., Mohamed A. Fenton-like catalytic degradations of Neutral Red in water using cerium oxide polishing powder // Adv. Sci. Technol. Innov. 2018. P. 129. https://doi.org/10.1007/978-3-319-70548-4_44
  24. Abdullah W.N.W., Bakar W.A.W.A., Ali R., Mokhtar W.N.A.W., Omar M.F. Catalytic oxidative desulfurization technology of supported ceria based catalyst: physicochemical and mechanistic studies // J. Clean. Prod. 2017. V. 162. P. 1455. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.06.084
  25. Zou Y., Wang C., Chen H., Ji H., Zhu Q., Yang W., Chen L., Chen Z., Zhu W. Scalable and facile synthesis of V2O5 nanoparticles via ball milling for improved aerobic oxidative desulfurization // Green Energy Environ. 2021. V. 6. № 2. P. 169. https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.10.005
  26. Zhang M., Liao W., Wei Y., Wang C., Fu Y., Gao Y., Zhu L., Zhu W., Li H. Aerobic oxidative desulfurization by nanoporous tungsten oxide with oxygen defects // ACS Appl. Nano Mater. 2021. V. 4. № 2. P. 1085. https://doi.org/10.1021/acsanm.0c02639

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать