Синтез Кёльбеля–Энгельгардта на биметаллических катализаторах на основе биоугля

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Изучено протекание реакции безводородного гидрирования СО водяным паром (синтез Кёльбеля– Энгельгардта) на биметаллических катализаторах на основе биоугля в сравнении с образцом на оксидном носителе. Показано, что биметаллические железокобальтовые катализаторы на основе биоугля в процессе безводородного гидрирования СО превосходят по эффективности аналогичный катализатор на оксидном носителе – наибольшая величина конверсии СО составляет 88 и 38% соответственно. Методом рентгенофазового анализа определен состав активной фазы биметаллического железокобальтового катализатора на оксидном и углеродном носителе и генезис ее формирования.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Сергей А. Свидерский

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Author for correspondence.
Email: SviderskySA@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-1905-1946

к. х. н., с. н. с

Russian Federation, Москва, 119991

Янина В. Морозова

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: SviderskySA@ips.ac.ru
ORCID iD: 0009-0006-0816-9910

к. х. н., с. н. с.

Russian Federation, Москва, 119991

Алена А. Грабчак

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: SviderskySA@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-0504-5342

м. н. с.

Russian Federation, Москва, 119991

Майя В. Куликова

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: SviderskySA@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-2235-8989

д. х. н., в. н. с.

Russian Federation, Москва, 119991

Антон Л. Максимов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: SviderskySA@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9297-4950

д. х. н., академик РАН

Russian Federation, Москва, 119991

References

  1. Kölbel H., Engelhardt F. Kohlenwasserstoffe aus Kohlenoxyd und Wasser // Angew. Chemie. 1952. V. 64, № 2. P. 54–58. https://doi.org/10.1002/ange.19520640205
  2. Qin X., Xu M., Guan J., Feng L., Xu Y., Zheng, L., Zheng L., Xie J., Yu Zh., Zhang R., Li X., Liu X., Liu J., Zheng J., Ma D. Direct conversion of CO and H2O to hydrocarbons at atmospheric pressure using a TiO2–xNi photothermal catalyst // Nat. Energy. 2024. V. 9. P. 154–162. https://doi.org/10.1038/s41560-023-01418-1
  3. Chaffee A.L., Loeh H.J. Aromatic hydrocarbons from the Kölbel‒Engelhardt reaction // Appl. Catal., 1985. V. 19, № 2. P. 419–422. https://doi.org/10.1016/S0166-9834(00)81763-7
  4. Смольянинов С.И., Миронов В.М. О механизме синтеза из окиси углерода и водяного пара // Известия Томского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института им. С.М. Кирова. 1965. Т. 136. C. 58–60.
  5. Nefedov B.K., Eidus Y.T. The development of catalytic syntheses of organic compounds from carbon monoxide and hydrogen // Russ. Chem. Rev. 1965. V. 34, № 4. P. 272–284. https://doi.org/10.1070/RC1965v034n04ABEH001431
  6. Miyata Y., Akimoto M., Ooba N., Echigoya E. Kinetic and Mechanistic Studies on the Kölbel–Engelhardt Reaction over an Iron Oxide Catalyst // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1984. V. 57, № 3. P. 667–672. https://doi.org/10.1246/bcsj.57.667
  7. Смольянинов С.И., Кравцов А.В., Гончаров И.В., Пономарева Л.Л. О составе жидкого продукта синтеза из окиси углерода и водяного пара на железомедном катализаторе// Известия Томского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института им. С.М. Кирова. 1976. Т. 253. С. 80–81.
  8. Larkins F.P., Khan A.Z. Investigation of Kölbel– Engelhardt Synthesis over Iron-Based Catalysts // Appl. Catal. 1989. V. 47, № 2. P. 209–227. https://doi.org/10.1016/S0166-9834(00)83229-7
  9. Shan R., Han J., Gu J., Yuan H., Luo B., Chen Y. A review of recent developments in catalytic applications of biochar-based materials // Resour. Conserv. Recycl. 2020. V. 162. ID 105036. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.105036
  10. Kumar M., Xiong X., Sun Y., Yu I.K.M., Tsang D.C.W., Hou D., Gupta J., Bhaskar T., Pandey A. Critical review on biochar-supported catalysts for pollutant degradation and sustainable biorefinery // Adv. Sustain. Syst. 2020. V. 4, № 10. ID 1900149. https://doi.org/10.1002/adsu.201900149
  11. Kuz’min A.E., Pichugina D.A., Kulikova M.V., Dement’eva O.S., Nikitina N.A., Maksimov A.L. A possible role of paramagnetic states of iron carbides in the Fischer–Tropsch synthesis selectivity of nanosized slurry catalysts // J. Catal. 2019. V. 380. P. 32–42. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.09.033
  12. Свидерский С.А., Дементьева О.С., Иванцов М.И., Грабчак А.А., Куликова М.В., Максимов А.Л. Реакция гидрирования СО2 на катализаторах на основе биоугля // Нефтехимия. 2023. Т. 63, № 2. C. 239‒249. https://doi.org/10.31857/S0028242123020089. [Svidersky S.A., Dement’eva O.S., Ivantsov M.I., Grabchak A.A., Kulikova M.V., Maximov A.L. Hydrogenation of CO2 over Biochar-Supported Catalysts // Petrol. Chemisrty. 2023. V. 63, № 4. P. 443–452. https://doi.org/10.1134/S0965544123030234]
  13. Vasilev A.A., Ivantsov M.I., Dzidziguri E.L., Efimov M.N., Muratov D.G., Kulikova M.V., Zhilyaeva N.A. Karpacheva G.P. Size effect of the carbon-supported bimetallic Fe-Co nanoparticles on the catalytic activity in the Fischer–Tropsch synthesis // Fuel. 2022. V. 310. ID 122455. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122455
  14. Svidersky S.A., Morozova Y.V., Ivantsov M.I., Grabchak A.A., Kulikova M.V., Maximov A.L. Study the effect of acid leaching treatment on the catalytic activity of chitosan-based iron catalyst in Fischer–Tropsch synthesis // Petrol. Chemisrty. 2024. V. 64, № 1. P. 109–121. https://doi.org/10.1134/S0965544124020130

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. IR spectra of: 1 — initial cellulose, 2 — cellulose carbonysate, 3 — cellulose carbonysate calcined in a muffle furnace.

Download (456KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Temperature dependence of CO conversion for catalysts: N — FeCo/SiO2; n — FeCo/biochar.

Download (490KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Temperature dependence of C5+ selectivity for catalysts: N — FeCo/SiO2; n — FeCo/biochar.

Download (545KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Diffractogram of FeCo/SiO2 samples: 1 — freshly prepared; 2 — activated; 3 — spent.

Download (721KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Diffractogram of FeCo/biochar catalyst samples: 1 — freshly prepared; 2 — activated; 3 — spent.

Download (643KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Micrographs of samples of FeCo/SiO2 and FeCo/biochar catalysts.

Download (2MB)
Indexing metadata
8. 7. IR spectra of FeCo/SiO2 catalyst samples: 1 — freshly prepared; 2 — activated; 3 — spent.

Download (447KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. IR spectrum of FeCo/biochar catalyst samples: 1 — freshly prepared; 2 — activated; 3 — spent.

Download (439KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Raman spectra of FeCo/SiO2 catalyst samples: 1 — freshly prepared; 2 — activated; 3 — spent.

Download (488KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Raman spectra of the FeCo/biochar catalyst: 1 — freshly prepared; 2 — activated; 3 — spent.

Download (517KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences