Научный отчет университета нефти и газа им. И.М. Губкина

Синтез и исследование новых каталитических систем для окислительной конденсации метана (ОКМ)

а. Аморфные мезопористые РЗЭ- силикаты.

Продолжены исследования свойств нового класса катализаторов - мезопористых аморфных металлосиликатов, отличающихся от известных мезопористых цеолитных систем наличием трехмерной мезопористой структуры, устраняющей внутридиффузионные ограничения для транспорта органических молекул. Методами рентгенофазового анализа и термодесорбции азота выявлено существенное влияние природы металла, введенного в силикатную матрицу, на изменение пористой структуры получаемых материалов. Материалы, содержащие ионы алюминия, характеризуются преобладанием мезопор, замена алюминия на лантан приводит к формированию макропор, а при совместном введении в силикатную матрицу ионов лантана и церия формируется мезопористая структура. Обнаружено, что синергическое действие в реакции ОКМ ионов лантана и церия, наблюдавшееся при использовании этих компонентов без носителя, сохраняется при их введении в мезопористую аморфную силикатную матрицу. Так, впервые синтезированный мезопористый аморфный La-Ce- силикат (Si/(La+Се)= 10) с диаметром мезопор 25 нм проявляет высокую активность (конверсия метана до 34%) и селективность по продуктам ОКМ (54- 72%, в том числе по этилену 33-39%). Наблюдаемый эффект может быть связан как с синергическим действием лантана и церия, совместно введенных в мезопористую силикатную матрицу, так и с влиянием сформировавшейся на стадии синтеза оптимальной для протекания ОКМ мезопористой структуры катализатора, которая, в свою очередь, зависит от природы и количества введенных на стадии синтеза ионов металлов.

чл.- корр. РАН Дедов А.Г., д.х.н. Локтев А.С., аспирантка Тельпуховская Н.О., академик Моисеев И.И.

б. Оксидно-кремниевые композитные материалы

(совместно с ИОНХ РАН им. Н.С. Курнакова)

Развит новый подход к синтезу композитных материалов состава Li(Na,K,Rb,Cs)-W-Mn/SiO₂ - эффективных катализаторов ОКМ, позволивший увеличить конверсию метана до 49 % и выход С₂₊ продуктов в процессе окислительной конденсации метана до 29%. Показано, что каталитическая активность этих композитов связана с полиморфизмом носителя - диоксида кремния. Установлено, что полученный новым способом (твердофазным синтезом) литийсодержащий контакт, в отличие от описанных в литературе аналогов, синтезируемых методом пропитки, является эффективным и стабильным катализатором окислительной конденсации метана (ОКМ). Суммарный выход целевых продуктов (этилен, этан, пропилен, пропан) достигает 23 %, а содержание целевых продуктов в газообразных продуктах реакции превышает 10 % (в том числе этилена более 8 %). С использованием данного катализатора наработан массив экспериментальных данных для проведения кинетического моделирования.

чл.- корр. РАН Дедов А.Г., д.х.н. Локтев А.С., д.х.н. Нипан Г.Д., д.х.н. Кецко В.А., к.х.н. Кольцова Т.Н., аспирант Тюняев А.А., академик Моисеев И.И.