Введение к работе
Актуальность работы. В связи с возрастающим загрязнением атмосферы больших городов газовыми выбросами автотранспорта, ТЭЦ и промышленных предприятий, содержащими оксиды углерода, азота, серы, пары органических веществ и другие токсичные компоненты, очистка отходящих газов от этих веществ является одной из актуальнейщих проблем современности. Каталитическая очистка отходящих тагов является эффективным средством защиты окружающей среды. Использование катализаторов в области защиты окружающей среды стало одной из трех основных областей применения производимых промышленностью катализаторов (химической и нефтеперерабатывающей). В 1994 году на приготовление катализаторов, употребляемых в области защиты окружающей среды, было израсходовано более 45% всех добываемых драгметаллов. Большой расход драгметаллов на получение катализаторов, употребляемых в области защиты окружающей среды, высокая стоимость, недостаточная термо- и ядоустойчивость этих катализаторов являются причиной активного поиска во всем мире альтернативных катализаторов.
Соединения f- и d-элементов обладают комплексом своеобразных физико-химических свойств и высокой каталитической активностью в процессах окислительно-восстановительного катализа. В настоящее время соединения f- и d-элементов уже широко применяются в нефтехимической промышленности в виде составных частей и промоторов многокомпонентных катализаторов крекинга нефтяного сырья, превращения углеводородов, изомеризации, алкилирования, селективного окисления.
В последнее время все большее внимание исследователей, работающих в области защиты окружающей среды, привлекает применение соединений f- и d-элементов о процессе совместной очистки отходящих газсв от этих токсичных веществ. Исследование каталитических свойств оксидов f- и d-элементов и поиск эффективных катализаторов на основе РЗЭ для процессов очистки отходящих газов от вышеупомянутых токсичных веществ имеют большое как теоретическое, так и практическое значение.
Цель работы- Исследование каталитической активности бинарных оксидных катализаторов на основе f- и d-элементов в процессах окисления СО и S02 с использованием элементов всего ряда РЗЭ.
_2 —
Научная_іловиз.ш.. Впервые получены данные по каталитическому окислению СО на бинарных оксидах f- и f-элементов типа 1лхОу-СеО?, где Ln — La, Pr, Nd, Єн, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb, Y,
а также данные по истинной плотности и поверхности изученных оксидов.
Определены энергии активации реакции окисления СО для всех бинарных оксидов Е,. Установлено, что с ростом порядкового номера лантаноидов величины Ев изменяются по двухгор-боп кривой с- максимумами на празеодиме и гольмии и минимуме на европии (симбатно изменению магнитных моментов катионов лантаноидов).
Установлены причины, обусловливающие повышенную активность медноцериевого катализатора по сравнению с исходными индивидуальными оксидами: усиление диспергирования и дефектности кристаллической рещатки каждого из оксидов в процессе термолбработки совместно осажденных карбонатов меди и церия, при этом показано отсуїствие образования нового химического соединения во всем интервале соотношений меди и церия.
Получены новые данные по каталитическому окислению СО на проточной установке для соединений лантана и кобальта ЫСоОъ, лантана и никеля LaNi03 со структурой типа перовски-та. Установлено, что из всех исследованных бинарных оксидов соединения со структурой типа перовскита обладают наиболее высокой каталитической активностью.
Сформулированы критерии подбора наиболее активных бинарных оксидн: їх катализаторов низкотемпературного окисления СО на основе f- и d-элементов с учетом электронного строения переходных элементов и типа проводимости исходных индивидуальных оксидов (п или р).
Практическая ценность. Для процессов каталитического окисления монооксида углерода в отходящих газах предложен но?;ый эффективный катализатор — никелат лантана со структурой типа перовскита. Разработан метод получения катализаторов с использованием метода комплексообразования, который значительно ускоряет синтез структуры типа перовскита по сравнению с традиционно применяемым методом механического смешения.
Предложена принципиальная технологическая схемч получения осажденного медноцериевого катализатора низкотемпературного окисления монооксида углерода.
— з —
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на IX Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии " МКХТ -95 ".
Публикации* По теме диссертации опубликовано 3 статьи и 2 тезиса докладов.
Структура и обьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы, содержащего 155 наименований и приложения. Работа изложена на 16В страницах машинописного текста, включая 22 таблиц и 55 рисунков.
