ИСТИНА

Cu-содержащие цеолиты типа MOR в активации метана Стариченкова Е.Д., Смирнов А.В. Студент, 5 курс специалитета Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет, Москва, Россия E-mail: starichenkova.liza@yandex.ru Медь-содержащие цеолиты используются в качестве катализаторов, активных в окислительных реакциях, нейтрализации NOx и др. Среди достаточно новых направлений применения систем Cu-цеолит является конверсия метана в метанол - перспективный способ переработки природного газа в ценный прекурсор для химической промышленности [Knorpp: 12036]. Известно, что Cu-содержащие цеолиты типа морденит (MOR) являются одними из наиболее эффективных систем для этого процесса. Считается, что активными частицами в активации метана выступают оксо-комплексы меди, содержащие в своем составе два либо более атомов меди. Такие оксо-комплексы при взаимодействии с метаном отдают кислород, работая как стехиометрический реагент. После проведения реакции система может быть регенерирована путем окисления меди в присутствии кислорода при повышенной температуре. В целом, системы типа Cu-MOR являются псведокаталитическими, при этом активность катализатора в парциальном окислении метана определяется окислительно-восстановительными свойствами этих материалов. В образцах Сu-MOR присутствует, как правило, несколько типов медь-содержащих частиц. Но на сегодняшний день не существует какого-либо одного метода, позволяющего надежно различить такие частицы и ответить на вопрос, какие именно из них наиболее активны в активации метана. В настоящей работе нами была предпринята попытка применить метод термопрограммированного выделения кислорода совместно с масс-спектрометрией для описания окислительно-восстановительных свойств систем Сu-MOR, а также исследования активности приготовленного катализатора в реакции с метаном. Эксперименты проводились на образце, содержащем 3,5% меди и синтезированном с помощью ионного обмена в растворе нитрата меди. В качестве исходного был использован цеолит типа морденит СBV-10А производства компании Zeolyst с отношением SiO2/Al2O3=10. Исходный и прошедшие различные температурные обработки образцы были изучены методами РФА, РФлА, ИК-спектроскопии и др. Методика термопрограммированного выделения кислорода включала предварительную обработку образца в кислороде при 500оС, охлаждение, затем нагревание в потоке высокочистого гелия со скоростью 10оС/мин до 1000оС. Состав потока на выходе из реактора отслеживался масс-спектрометрически в он-лайн режиме. Обнаружено, что выделение кислорода начинается около 400оС и, в целом, условно может быть разделено на три диапазона: <550, 550-850 и >850oC, что может служить характеристикой разных форм связанного кислорода. В реакции с метаном испытывались образцы без удаления кислорода из оксо-комплексов, а также прошедшие обработку при 550 и 850oC. Установлено, что продуктами реакции являются метанол, CO и СО2 в разных количествах в зависимости от наличия в образце кислорода в той или иной форме. Сделаны предположения относительно состава оксо-комплексов, а также активности и селективности разных форм кислорода в активации метана. Литература 1. Knorpp, A. J., Newton, M. A., Pinar, A. B., van Bokhoven, J.A. Conversion of Methane to Methanol on Copper Mordenite: Redox Mechanism of Isothermal and High-Temperature-Activation Procedures // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2018, №57. p. 12036−12039