name: «Получение водорода паровой конверсией этанола на наноструктурированных металл-углеродных катализаторах в мембранном реакторе»
keyword_list: мембраны из сплавов палладия выведение водорода мембранный реактор получение водорода наноструктурированные металл-углеродные катализаторы детонационные наноалмазы паровой риформинг этанола
abstract: Цель: изучение возможности проведения процесса паровой конверсии этанола на мембранно-каталитических системах с использованием наноструктурированных металл-углеродных катализаторов и выведением водорода через мембраны из палладиевых сплавов
  Впервые исследованы каталитические свойства коммерческих (Центр интенсивных технологий СКТБ “Технолог”, Санкт-Петербург; зольность не более 2%) детонационных наноалмазов (ДНА) и их модифицированных форм в паровом риформинге этанола. ДНА, впервые примененный в качестве носителя катализаторов ПРЭ, обладает достаточно высокой удельной поверхностью (до 320 м2/г), которая после модификации содержит ряд функциональных групп (гидроксильные, карбонильные, карбоксильные), обеспечивающих прочное закрепление наночастиц переходных металлов. При этом окисление ДНА воздухом позволило увеличить выход водорода в 2 раза во всем исследованном интервале температур, а также конверсию спирта с 30.1% (исходные наноалмазы) до 53.4% (наноалмазы, обработанные на воздухе) при температуре 450 °С. Показано, что выход водорода и селективность его образования зависят от способа обработки наноалмазов (выход водорода менялся в диапазоне от 3.7 до 11.5 ммоль/ч, селективность – от 60 до 80%). Отмечена собственная каталитическая активность модифицированных образцов наноалмазов. Вместе с тем, синтезированные и исследованные в процессе парового риформинга этанола наноструктурированные катализаторы на основе индивидуальных переходных металлов (Ni, Cu, Ru, Pt, Pd) и их сплавов (Pt-Ni, Pt-Cu, Pt-Ru, Pd-Ru, Pd-Ni), нанесенных на детонационные наноалмазы, проявили высокую активность, не уступающую активности соответствующих металлов, нанесенных на другие носители. Нанесение металлов способствовало увеличению выхода водорода в 6 раз. Наибольшая производительность по водороду была достигнута на образцах Pt-Ru/ДНА и Pd-Ru/ДНА с конверсией спирта 99% при 420 °С и выше, для Pt-Ru/ДНА была отмечена самая низкая концентрация СО (4%), что важно для последующего использования полученного водорода. Методом высокотемпературной ИК-спектроскопии диффузного отражения in situ изучены адсорбированные формы, возникающие в ходе ПРЭ на ДНА и модельном катализаторе Pt-Ru (2.5 %)/ДНА. Показано, что за способность чистого ДНА вести процесс ПРЭ ответственны карбонильные и карбоксильные группы его поверхности, что составляет основное отличие каталитического нанокомпозита Pt-Ru/ДНА от катализаторов, в которых Pt и Ru нанесены на различные оксиды. На основании сопоставления результатов, полученных в каталитическом реакторе и в ячейке диффузионного отражения ИК-спектрометра (ИКДО), предложен механизм процесса ПРЭ на катализаторах, нанесенных на ДНА. Проведено исследование ПРЭ в мембранном реакторе с одновременным удалением водорода через Pd-Ru(6%) и Pd-Ru(0.5%)-In(5.5%) мембраны и установлено, что использование мембранного реактора позволяет не только получать водород высокой чистоты, но и значительно повысить эффективность процесса ПРЭ за счет его избирательного удаления из зоны реакции. При проведении процесса ПРЭ в мембранном реакторе общий выход водорода увеличивался, как правило, в 1.5-2 раза по сравнению с традиционным реактором. При этом удалось достичь степени выведения особо чистого водорода (содержание углеродсодержащих примесей ниже предела обнаружения хроматографического анализа ≈ 0,001%) около 50% при использовании катализатора Pd-Ru/ДНА и мембраны из сплава Pd-Ru-In.
chairman_dissertation_council.name: Антон
chairman_dissertation_council.surname: Максимов
chairman_dissertation_council.patronymic: Львович
chairman_dissertation_council.position: директор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор химических наук
chairman_dissertation_council.rank: Член-корреспондент РАН
chairman_dissertation_council.wos_research_id: A-5228-2013
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 7101759864
chairman_dissertation_council.rinc_id: 46841
chairman_dissertation_council.url: https://istina.msu.ru/profile/AntonM/
chairman_dissertation_council.orcid: https://orcid.org/0000-0001-9297-4950
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Антон
organization_supervisor.surname: Максимов
organization_supervisor.patronymic: Львович
organization_supervisor.position: директор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 31.17.15
rubrics.name: Неорганическая химия
rubrics.code: 31.15.28
rubrics.name: Топохимия. Гетерогенный катализ
oecds.code: 01.04.EC
oecds.name: CHEMISTRY, INORGANIC & NUCLEAR
oecds.code: 01.04.EI
oecds.name: CHEMISTRY, PHYSICAL
speciality_codes.name: Нефтехимия
speciality_codes.code: 1.4.12.
speciality_codes.name: Мембраны и мембранная технология
speciality_codes.code: 2.6.15.
supervisors.fio: Ярославцев А.Б.
supervisors.scientific_degree: Доктор химических наук
supervisors.speciality_code: Неорганическая химия
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
supervisors.fio: Ермилова М.М.
supervisors.scientific_degree: Кандидат химических наук
supervisors.speciality_code: Нефтехимия
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Михаленко И.И.
opponents.scientific_degree: Доктор химических наук
opponents.speciality_code: Физическая химия
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Петухов Д.И.
opponents.scientific_degree: Кандидат химических наук
opponents.speciality_code: Химия твердого тела
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИНХС РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ИМ. А.В. ТОПЧИЕВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1027739824991
protection_organization.supervisor_name: АНТОН
protection_organization.supervisor_surname: МАКСИМОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ЛЬВОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИНХС РАН
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ИМ. А.В. ТОПЧИЕВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
author_organization.ogrn: 1027739824991
author_organization.supervisor_name: АНТОН
author_organization.supervisor_surname: МАКСИМОВ
author_organization.supervisor_patronymic: ЛЬВОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения