Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
УДК 546.723 Трехвалентное железо
Установлено, что для K-β"Fe2O3 максимальна вероятность реализации активных центров, представляющих собой кластер, состоящий из ионов калия, железа 3+ и 2+, кислорода. Неотъемлемым атрибутом K-β"Fe2O3 как главного каталитически активного компонента является способность к самовоспроизводству и саморегуляции в условиях реакционной среды. Рассматриваемый тип катализаторов можно назвать «катализатор с постоянно мигрирующим промотором». Полиферрит служит проводником щелочного промотора. Источником калия может быть моноферрит, сосредоточенный в глубине гранул катализатора, например, на внутренней поверхности закрытых пор. Полиферриты являются твердыми электролитами с катионным типом проводимости и обеспечивают не только доставку промотора в заданное место по встроенным в кристаллическую структуру каналам, но и его регулярное размещение в составе активных кластеров. K-β"Fe2O3 способен размещать в своей структуре легирующие добавки. Только в этом случае крайне малые количества вводимого агента могут сильно менять свойства системы. Если поверхность K-β"Fe2O3 подвергается химическом диспергированию в реакционной среде, образуя при этом каталитически активную короткоживущую субстанцию, наногетерогенную смесь моноферрита и магнетита, то перестройка протекает не хаотично. Исходная структура-матрица способствует регулярному размещению наноразмерных компонентов, составляющих каталитически активную субстанцию, что позволяет сохранить высокую концентрацию активных центров при локальном изменении фазового состава.
полиферрит калия, гематит, промотированный железооксидный катализатор, ферритная система, фазовая диаграмма
1. Weiss W., Zscherpel D., Schlogl R. On the Nature of the Active Site for the Ethylbenzene Dehydrogenation Over Iron Oxide Catalysts. Catalysis Letters. 1998. Vol. 52. N 3-4. Р. 215-220. DOI:https://doi.org/10.1023/A:1019052310644
2. Weiss W., Schlögl R. An Integrated Surface Science Approach Towards Metal Oxide Сatalysis. Topics in Catalysis. 2000. Vol. 13. N 1-2. Р. 75-90.
3. Shaikhutdinov Sh.K., Weiss W., Schlogl R. Interaction of potassium with Fe3O4 (111) at elevated temperatures. Applied Surface Science. 2000. Vol. 161. N 3-4. P 497-507. DOI:https://doi.org/10.1016/S0169-4332(00)00373-1
4. Shekhah O., Ranke W., Schlögl R. Styrene synthesis: In-situ characterization and reactivity studies of unpromoted and potassium promoted iron oxide model catalysts. Journal Catalysis. 2004. Vol. 225. N 1. Р. 56-68. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jcat.2004.03.024
5. Garry R., Meima P., Menon G. Catalyst Deactivation Phenomena in Styrene Production // Applied Catalysis A: General. 2001. Vol. 212. P. 239-245.
6. Muhler M., Schütze J., Wesemann M., Rayment T., Dent A., Schlögl R., Ertl G. The Nature of the Iron Oxide-Based Catalyst for Dehydrogenation of Ethylbenzene to Styrene: I. Solid-State Chemistry and Bulk Characterization. Journal of Catalysis. 1990. Vol. 126. N 2. P. 339-360. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9517(90)90003-3
7. Muhler M., Schlögl R., Ertl G. The Nature of the Iron Oxide-Based Catalyst for Dehydrogenation of Ethylbenzene to Styrene 2. Surface Chemistry of the Active Phase. Journal of Catalysis. 1992. Vol. 138. N 2. P. 413-444. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9517(92)90295-S
8. Lundin J., Holmlid L., Menon P.G., Nyborg L. Surface Composition of Iron Oxide Catalysts Used for Styrene Production: An Auger Electron Spectroscopy/Scanning Electron Microscopy Study. Ind. Eng. Chem. Res. 1993. Vol. 32. N 11. Р. 2500-2505. DOI:https://doi.org/10.1021/ie00023a010
9. Muhler M., Schlögl R., Reller A., Ertl G. The Nature of the Active Phase of the Fe/K-Catalyst for Dehydrogenation of Ethylbenzene. Catalysis Letters. 1989. Vol. 2. N 4. Р. 201-210. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00766208
10. Muhler M., Schlögl R., Ertl G. Analysis of In Situ Prepared Surfaces of an Iron Oxide Based Dehydrogenation Catalyst. Surface and Interface Analysis. 1988. Vol. 12. N 4. Р. 233-238. DOI:https://doi.org/10.1002/sia.740120402
11. Shekhah O., Schüle A., Kolios G., Huang W.X., Ranke W. Iron Oxide Based Model Catalysts – Adsorption and Catalysis. 13th Meeting of the Fachbeirat. Berlin, 2005. P. AC 1.2
12. Joseph Y, Ketteler G., Kuhrs C., Ranke W., Weiss W., Schlögl R. On the Preparation and Composition of Potassium Promoted Iron Oxide Model Catalyst Films. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001. Vol. 18. N 3. Р. 4141-4153. DOI:https://doi.org/10.1039/B104263G
13. Ketteler G., Ranke W., Schlögl R. Potassium-Promoted Iron Oxide Model Catalyst Films for the Dehydrogenation of Ethylbenzene: An Example for Complex Model Systems. Journal of Catalysis. 2002. Vol. 212. N 1. P. 104-111. DOI:https://doi.org/10.1006/jcat.2002.3785
14. Kotarba A., Kruk I., Sojka Z. Energetics of Potassium Loss from Styrene Catalyst Model Components: Reassignment of K Storage and Release Phases. Journal of Catalysis. 2002. Vol. 211. N 1. P. 265-272. DOI:https://doi.org/10.1006/jcat.2002.3725
15. Kotarba A., Rożek W., Serafin I., Sojka Z. Reverse Effect of Doping on Stability of Principal Components of Styrene Catalyst: KFeO2 and K2Fe22O34. Journal of Catalysis. 2007. Vol. 247. N 2. P. 238-244. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jcat.2007.02.009
16. Lai Wu-jiang, Bai Zhen-gu. A Model of Active Center, Modes of Reaction Transition States and Reaction Mechanism for Dehydrogenation of Ethylbenzene to Styrene Over Potassium Promoted Iron Oxide. Chinese Journal of Catalysis. 1986. Vol. 7. N 2. P.147-153.
17. Аниканова Л.Г., Дворецкий Н.В. Распределение щелочных промоторов в структуре железооксидного катализатора дегидрирования. Катализ в промышленности. 2012. Т. 12. № 4. С. 18-23.
18. Дворецкий Н.В., Степанов Е.Г., Юн В.В., Котельников Г.Р. Фазовый состав промотированных железооксидных катализаторов в условиях реакции дегидрирования. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1990. Т. 33. № 8. С. 3-9.
19. Дворецкий Н.В., Степанов Е.Г., Юн В.В. Фазовая диаграмма сис¬темы Fe2O3-Fe3O4-KFeO2. Изв. Академии Наук СССР. Неорг. Матер. 1991. Т. 27. № 6. С. 1265-1268.
20. Ito S., Kurosawa H., Akashi K., Michiue Y., Watanabe M. Crystal structure and electric conductivity of K+-β-ferrite with ideal composition KFe11O17. Solid State Ionics. 1996. V 86-88. Part 2. P. 745-750. DOI: https://doi.org/10.1016/0167-2738(96)00164-6
21. Ламберов А.А., Гильманов Х.Х., Дементьева Е.В., Кузьмина О.В. Исследование механизма влияния добавок церия на свойства железокалиевой системы – активного компонента катализаторов дегидрирования углеводородов. Сообщение 2. Катализ в промышленности. 2012. Т. 12. № 6. С.60-68.
22. Дворецкий Н.В., Аниканова Л.Г., Малышева З.Г. Типы активных центров на поверхности промотированного железооксидного катализатора. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. № 6. С. 61-68.
23. Аниканова Л.Г., Дворецкий Н.В. Стабилизация щелочных промоторов в структуре железооксидных катализаторов дегидрирования. Катализ в промышленности. 2016. Т. 16. № 1. С.29-36.
24. Аниканова Л.Г., Дворецкий Н.В., Малышева З.Г. Катионная проводимость в смешанных полиферритах Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2016. Т. 59. № 1. С. 23-26.
25. Hersog B.D., Rase H.F. In Situ Catalyst Reactivation Used Ethylbenzene Dehydrogenation Catalyst with Agglomerated Potassium Promoter. Ind. and Eng. Chem. Prod. Res. and Div. 1984. Vol. 23. N 2. P.187-196. DOI:https://doi.org/10.1002/chin.198446140
