Том 64, № 3 (2023)

Микросферы MoS₂ были синтезированы простым гидротермальным методом с использованием (NH₄)₂MoO₄, H₂C₂O₄⋅2H₂O и диалкилдитиофосфата натрия (NaDDP) в качестве реагентов. В отличие от других источников серы, NaDDP играет здесь роль поверхностно-активного вещества для образования микросфер MoS₂. Морфологию и кристаллическую структуру микросфер MoS₂ определяли с помощью методов сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Приготовленные микросферы MoS₂ использовали в качестве катализатора фотокаталитической деградации родамина Б. Исследовано влияние размера микросфер MoS₂ на фотокаталитическую активность. Для сравнения в синтезе MoS₂ вместо NaDDP использовали тиомочевину, тиоацетамид и L-цистеин. Найдено, что микросферы MoS₂ имеют сферическую форму, и их диаметр уменьшается с увеличением концентрации щавелевой кислоты в смеси реагентов. Микросферы MoS₂ имеют гексагональную структуру 2H-MoS₂ и преимущественно растут вдоль плоскости (002). Кроме того, установлено, что при концентрации щавелевой кислоты 0.075 моль/л наилучшая фотокаталитическая эффективность составляет 91.3% при времени облучения 120 мин, а константа скорости реакции равна 0.163 мин^–1. Фотокаталитическая активность MoS₂, синтезированного из четырех источников серы, уменьшается в следующем ряду: NaDDP > тиоацетамид > L-цистеин > тиомочевина.

Разработаны и исследованы образцы углеродно-минерального катализатора на основе природной глины и шинной крошки для реакции окислительного разложения неионогенных поверхностно активных веществ пероксидом водорода в сточных водах. Содержание железа в образцах варьировало в диапазоне 2.3–3.9 мас. %. Изучено влияние температуры пиролиза образцов в интервале 350–800°С на изменение текстурных характеристик, количество и тип кислотных центров на поверхности, а также ζ (дзета)-потенциала коллоидных систем на основе приготовленных образцов. При использовании модельных растворов в статических и динамических условиях исследовано влияние температуры пиролиза образцов на каталитические свойства в реакции окислительного разложения Н₂О₂ и неионогенного поверхностно активного вещества (НПАВ) неонол АФ₉-10 пероксидом водорода. Наилучший результат по окислению неонола АФ 9-10 пероксидом водорода был получен в присутствии образца углеродно-минерального катализатора, прокаленного при 650°С.

Синтезирован и охарактеризован гетерогенный катализатор – гидротальцит родия (Rh-HT), на котором исследована кинетика гидрирования СО₂ водородом в муравьиную кислоту в автоклаве. Катализатор эффективен в селективном процессе синтеза муравьиной кислоты при умеренной температуре до пяти каталитических циклов без существенной потери каталитической активности. Подробные кинетические исследования проведены путем измерения зависимости скорости образования муравьиной кислоты от времени, количества катализатора, общего давления, парциального давления CO₂, парциального давления H₂, реакционного объема, соотношения объемов растворителя метанола и воды в смеси, скорости перемешивания и температуры в широком диапазоне вариаций. Установлено, что скорость реакции зависит от всех этих параметров. Скорость образования муравьиной кислоты описывается уравнениями кинетики первого порядка по парциальным давлениям CO₂ и H₂ и количеству катализатора. Наилучшие условия реакции, найденные в результате оптимизации кинетических параметров, были следующими: общее давление 50 бар (р(СО₂/р(Н₂) = 1/1); температура – 60°С; смесь растворителей метанол/вода (5/1 по объему, 60 мл); время – 24 ч; скорость перемешивания – 500 об/мин. Для муравьиной кислоты достигнута величина TON = 15840 без добавления основания. Термодинамические характеристики гетерогенного катализатора Rh-HT в значительной степени обусловлены большой отрицательной энтропией. Работа катализатора была эффективно улучшена при использовании смеси воды и метанола в качестве растворителя. Предложен и обсужден механизм гидрирования СО₂ до муравьиной кислоты на основе кинетических и экспериментальных наблюдений, связанных с ролью молекулярного эффекта воды, используемой в качестве растворителя.

В работе доказана возможность возникновения термокинетических колебаний скорости реакции окисления метана на никелевом промышленном катализаторе при реальных значениях параметров процесса. Показано, что колебания скорости окисления метана на никеле возможны в условиях, когда не происходит периодическая смена процессов окисления–восстановления в области малых времен контакта. Причиной данных термокинетических колебаний является периодическая блокировка поверхности углеродом и ее очистка за счет удаления углерода с поверхности катализатора.

В работе с использованием метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) исследовано влияние предварительной окислительной обработки поверхности носителя на характер взаимодействия NO₂ с модельными системами, приготовленными напылением палладия на высоко ориентированный пиролитический графит (ВОПГ). Установлено, что для образцов Pd/ВОПГ с атомным отношением [O]/[C] ≤ 0.0035 наблюдается окисление углеродного носителя с разрушением его структуры на глубину 10–15 графеновых слоев. Частицы палладия остаются при этом в металлическом состоянии и внедряются в приповерхностный слой носителя из-за глубокого окисления прилегающих атомов углерода. При атомном отношении [O]/[C] ≈ 0.01–0.02 направление взаимодействия кардинально изменяется. В таком случае носитель остается стабильным, а частицы палладия окисляются с образованием оксида. Полученный результат объясняет высокую устойчивость нанесенных палладиевых катализаторов, приготовленных с использованием углеродного носителя Сибунит в реакциях окислительного катализа.