Реферат: Нанесённые биметаллические катализаторы на основе Pd находят широкое применение для ускорения реакций превращения углеводородов. Традиционная схема синтеза таких систем включает закрепление предшественников активного компонента на носителе с последующими стадиями сушки и термообработок. Восстановительная обработка является важнейшим этапом синтеза, так как на этом этапе происходит разложение предшественников, их взаимодействие между собой, а также формируется морфология и дисперсность катализатора [1]. Нанесённые катализаторы на основе PdZn являются перспективными системами для процесса гидрирования ацетилена в этилен [2], однако такие исследования ограничены небольшим количеством работ. Ранее для Pd-Zn катализаторов, нанесённых на углеродный материал Сибунит (C), нами было установлено, что в процессе обработки образцов в H2 в интервале 400-500°С происходит формирование частиц PdZn тетрагональной структуры, присутствие которых обеспечивает высокую селективность гидрирования [3]. Не менее важным фактором, наряду с температурой, является длительность выдерживания катализатора в среде восстановителя: продолжительность термообработки должна быть достаточной для формирования наибольшего числа контактов между Pd и Zn с образованием биметаллических центров [4]. В связи с этим, цель данной работы состоит в изучении влияния продолжительности восстановления Pd-Zn/C катализаторов в H2 на полноту взаимодействия предшественников Pd и Zn и на каталитические свойства образцов в реакции селективного гидрирования ацетилена. Pd-Zn/C катализаторы синтезировали методом пропитки Сибунита (Sуд = 336 м2/г, фр. 0.07-0.09 мм) по влагоёмкости, используя водные растворы нитратов палладия и цинка. Полученные образцы сушили при 120°С и восстанавливали в H2 при 500°С в течение 1, 5 и 20 ч. Содержание Pd и Zn во всех катализаторах составляло 0.5 и 0.31 мас.%, соответственно. Исследование состава и структуры активного компонента проводили с использованием инструментальных методов: EXAFS, ПЭМ, EDX, РФА и РФЭС. Каталитические испытания в реакции жидкофазного гидрирования ацетилена осуществляли в проточном режиме в среде N-метил-2-пирролидона. По данным РФА активный компонент модельных 7%Pd-4.34%Zn/С катализаторов, независимо от продолжительности обработки в H2 при 500°С, представляет собой фазу интерметаллида PdZn тетрагональной структуры. Исследование локальной структуры образцов 0.5%Pd-0.31%Zn/С методом EXAFS показало, что увеличение продолжительности восстановления от 1 до 20 ч сопровождается перераспределением интенсивности основных максимумов на кривых радиального распределения атомов PdK и ZnK в пользу биметаллических путей рассеяния, что приводит к увеличению координационных чисел Pd-Zn и Zn-Pd, свидетельствуя об увеличении числа биметаллических связей. Результаты исследования объёмной структуры частиц находятся в соответствии с состоянием поверхности катализаторов. Согласно результатам РФЭС, увеличение длительности обработки катализаторов в Н2 приводит к снижению поверхностного соотношения Pd0/PdZn от 0.63 до 0.18, что указывает на увеличение количества PdZn центров в поверхностном слое образца. Установлено, что найденные изменения в природе и структуре активных центров Pd-Zn/C, происходящие с увеличением продолжительности восстановления, обеспечивают повышение селективности образования этилена в реакции жидкофазного гидрирования ацетилена, что связано с облегчением процесса десорбции этилена с поверхности интерметаллических PdZn частиц по сравнению с монометаллическим палладием [4].

Библиографическая ссылка: Юрпалова Д.В. , Афонасенко Т.Н. , Храмов Е.В. , Тренихин М.В. , Просвирин И.П. , Шляпин Д.А.
Влияние продолжительности восстановительной обработки на структуру и свойства Pd-Zn/C катализаторов жидкофазного гидрирования ацетилена
13-я Международная научно-практическая конференция Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства 15-18 мар. 2023