Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ

Кировская И.А. Миронова Е.В. Рудько Т.Л. Быкова Е.И.
Получены новые катализаторы - твердые растворы системы InSb-CdTe и впервые изучены их свойства в реакции гидрирования оксида углерода (II). Гидрирование оксида углерода позволяет не только обезвреживать выбросы промышленных предприятий (например, черной металлургии), но и получать ценные продукты, которые можно использовать для органического синтеза. Однако имеющиеся катализаторы гидрирования оксида углерода проявляют каталитическую активность при высоких температурах (453 - 487 К) [1], что обусловливает необходимость поиска новых катализаторов. Таковыми могут быть полупроводники типа А3В5 и А2В6, которые уже зарекомендовали себя как эффективные катализаторы различных процессов [2]. Особый интерес интерес в этом плане представляют твердые растворы на их основе [2,3].

Ранее проведенные исследования [2] показали, что компоненты системы InSb-CdTe проявляют достаточно высокую каталитическую активность, например в реакции окисления CO.

Изучаемые катализаторы представляли собой порошки CdTe и твердых растворов (InSb)х(CdTe)(1-Х) (Sуд = 4,05*10-1 м2/г), полученных методом изотермической диффузии бинарных компонентов в вакуумированных запаянных кварцевых ампулах в области растворимости антимонида индия в теллуриде кадмия (х = 0,01-0,05). Идентификацию и определение структурных характеристик полученных образцов проводили с помощью рентгенографического анализа [4].

Для предварительного установления температурной области протекания изучаемой реакции и дальнейшего выяснения ее механизма были проведены исследования индивидуальной и совместной адсорбции CO и H2 - участников данной реакции и их влияния на поверхностную электропроводность катализаторов. Исследования выполняли в интервале температур 297 - 478 К и давлений 9 - 18 Па. Установлено: адсорбция смеси газов CO и H2, взятых в соотношении 1: 5,6, при температурах 297 и 377 К носит сверхаддитивный характер [5]: то есть СО и Н2 при их совместном присутствии не являются независимыми и взаимодействуют между собой. При этом наиболее активным в рассматриваемых условиях выступает водород. Более высокие теплоты адсорбции смеси газов (8,6 - 10,4 кДж/моль) по сравнению с индивидуальными газами (3,4 - 5,4 кДж/моль), также свидетельствуют о взаимодействии Н2 и СО.

После предварительной оценки температурных условий возможного взаимодействия газов СО и Н2 проведены прямые каталитические исследования с использованием проточно-циркуляционной установки. Условия эксперимента: интервал температур 297 - 425 К, газ-носитель - аргон, скорость циркуляции 22 мл/мин, начальное содержание СО от 2 до 3·10-5 моль. О протекании реакции судили по уменьшению содержания СО и Н2 в газовой смеси, которое определяли хроматографически.

При комнатной температуре степень превращении СО на бинарном компоненте составляет 87 %, а на твердом растворе - 83%, при температуре 377 К - 91 и 85% соответственно. По сравнению с оксидными катализаторами [1] реакция гидрирования СО на теллуриде кадмия и его твердом растворе протекает при более низких температурах.

Анализ зависимостей - «величина адсорбции смеси СО и Н2 - температура» и «степень превращения СО - температура» на порошке катализатора позволил выявить корреляцию между ними. Так, наибольшей степени превращения СО отвечает и наибольшая величина адсорбции смеси при тех же температурах.

Состав продуктов реакции позволяет заключить, что, как и на других катализаторах [1,2], протекает реакция метанирования, которая может обеспечить не только обезвреживание отходящих газов от токсичных компонентов, но и экономию природных ресурсов за счет вторичного использования метана.

На основе проведенных исследований сделаны следующие выводы:

  • получены и идентифицированы новые катализаторы - твердые растворы системы InSb-CdTe;
  • впервые исследована каталитическая активность полученных катализаторов в реакции гидрирования СО;
  • исследования индивидуальной и совместной адсорбции CO и H2 - участников данной реакции позволили предварительно выявить температурную область ее протекания;
  • бинарный компонент CdTe и твердый раствор соства (InSb)0,05(CdTe)0,95 рекомендованы в качестве катализаторов обезвреживания СО уже при 297 К, при значительном снижении затрат.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Колесников И.М. Катализ и производство катализаторов. - М.: Техника, 2004. - 399 с.
  2. Кировская И.А. Катализ. Полупроводниковые катализаторы. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2004. - 271 с.
  3. Кировская И.А. Поверхностные свойства алмазоподобных полупроводников. Твердые растворы. - Томск: Томск. ун-т, 1984. 133 с.
  4. Кировская И.А., Азарова О.П., Дубина О.Н., Шубенкова Е.Г. Рентгенографические исследования твердых растворов систем типа А3В5-А2В6 //Омский научн. вестн., 2001. вып. 14. с. 69-73.
  5. Кировская И.А. Адсорбционные процессы. - Иркутск: Изд-во Ирк. ун-т, 1995. - 304 с.

Библиографическая ссылка

Кировская И.А., Миронова Е.В., Рудько Т.Л., Быкова Е.И. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2006. – № 1. – С. 97-98;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=22363 (дата обращения: 21.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074