Abstract: Биметаллические Pd-Zn-катализаторы находят широкое применение в процессах превращений углеводородов (паровой риформинг, синтез метанола, гидрирование и др.) и характеризуются высокими выходами целевых продуктов и стабильной работой за счет формировании совместных Pd-Zn фаз. При этом значимое влияние оказывает количество вводимого модификатора [1]. Следует заметить, что оптимум по соотношению Pd:Zn определяется не только составом совместной фазы, но и свойствами носителя (текстурными, структурными), определяющими, какая часть Pd и Zn будет взаимодействовать между собой. В связи с чем, цель работы состояла в установлении влияния количества цинка на состав, структуру и электронное состояние активного компонента Pd-Zn-катализаторов, нанесенных на углеродный материал Сибунит (Сиб) [2]. Образцы получали методом пропитки по влагоёмкости из совместного водного раствора Pd(NO3)2 и Zn(NO3)2 с последующей сушкой и обработкой в Н2 (500 оС, 5 ч). Содержание модификатора варьировали от Pd:Zn = 1:0.25 до 1:4. С помощью РФА и EXAFS установлено, что в образце Pd-Zn(1:0.25)/Сиб палладий и цинк взаимодействуют с образованием твердого раствора замещения на основе ГЦК палладия. Параметр решетки Pd уменьшается (от 3.886 до 3.844 Å), вследствие встраивания в решетку меньшего по диаметру атома Zn [3], а расстояние межу соседними атомами палладия Pd-Pd увеличивается от 2.75 до 2.85 Å. С переходом к эквимольному составу Pd-Zn(1:1)/Сиб, доля биметаллического соединения увеличивается, а решетка трансформируется в тетрагональную, характерную для PdZn-фазы. В катализаторе с Pd:Zn = 1:4 избыток Zn существует в виде фазы оксида, а биметаллические пути рассеяния (по данным EXAFS) сильно разупорядочены (фактор Дебая-Уоллера - 0.0184 Å) и определяются только по K-краю Pd. Увеличение доли Zn в образцах также приводит к смещению сигнала Pd3d в РФЭ-спектрах Pd-Zn/Сиб в сторону больших значений энергий связи по сравнению с Pd/Сиб от 335.5 эВ до 335.8 ± 0.05 эВ. По данным РФЭС, при соотношении Pd:Zn = 1:0.25, только небольшая доля Pd находится в составе сплавных PdZn наночастиц, однако с увеличением количества вводимого Zn, практически весь поверхностный Pd переходит в наносплав и только небольшая его часть существует в виде индивидуальных наночастиц Pd0.

Cite: Юрпалова Д.В. , Доманина Т.П. , Афонасенко Т.Н. , Шляпин Д.А.
Исследование влияния содержания цинка на состояние активного компонента Pd-Zn/Сибунит катализаторов
XXVI Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2019» 08-12 апр. 2019