КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СИНТЕЗА УНВ НА КАТАЛИЗАТОРЕ Ni–Cu–AlO В РЕАКЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ СН

Исследованы кинетические закономерности роста углеродных нановолокон (УНВ) на катализаторе Ni–Cu–AlO в реакции разложения метана. Катализатор был приготовлен методом механохимической активации в планетарной мельнице Активатор-2S. Зависимость каталитической активности Ni–Cu-сплава от концентрации водорода (0–28 об. %) в составе разлагаемой смеси (CH/H) изучали в проточной гравиметрической установке с весами Мак-Бейна. Показано, что в отсутствие водорода происходит быстрое снижение скорости накопления УНВ. Введение 10 об. % водорода в состав реакционной смеси позволяет стабилизировать скорость образования УНВ на протяжении 90 мин реакции (600°C, выход УНВ – 41.4 г/г). Оценен наблюдаемый порядок реакции по водороду, который составил –0.18 при малых концентрациях H (0–16 об. %) и –1.5 при его более высоком содержании в составе реакционной смеси (16–28 об. %). Исследовано влияние температуры пиролиза на характер кинетики накопления УНВ в интервале 550–700°C. Определены значения наблюдаемой энергии активации (E) на различных временных интервалах процесса. Найдено, что E не зависит от наличия водорода в составе реакционной смеси. Морфология и структура образцов УНВ, полученных при различном содержании водорода в составе реакционной смеси, изучена методом просвечивающей электронной микроскопии. Показано, что с ростом концентрации водорода наблюдается тенденция к образованию более крупных УНВ с дефектной структурой. Текстурные характеристики углеродного материала были измерены методом адсорбции аргона при 87 К. Удельная поверхность УНВ варьируется от 90 до 150 м/г в зависимости от условий реакции. Полученные результаты могут быть использованы при разработке математической модели реактора каталитического пиролиза метана.

Ключевые слова

каталитический пиролиз метан механохимическая активация углеродные нановолокна водород Ni–Cu-сплав

Дата публикации

01.04.2025

Год выхода

2025

Всего подписок

Всего просмотров

Библиография

1. Пинаева Л.Г., Носков А.С., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2017. № 3. C. 184.
2. Степанов А.А., Восмериков А.В. // НефтеГазоХимия. 2024. № 3–4. C. 56.
3. Гаврилов Ю.В., Гришин Д.А., Джиан Х., Дигуров Н.Г., Насибулин А.Г., Кауппинен Е.И. // Журнал физической химии. 2007. T. 81. № 9. C. 1686.
4. McConnachie M., Konarova M., Smart S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 66. P. 25660.
5. Riley J., Atallah C., Siriwardane R., Stevens R. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 39. P. 20338.
6. Yang X., Li L., Nishiyama Y., Reid M.S., Berglund L.A. // Carbohydr. Polym. 2023. V. 312. Art. 120788.
7. Коваленко Г.А., Перминова Л.В., Гойдин В.В., Заворин А.В., Мосеенков С.И., Кузнецов В.Л. // Кинетика и катализ. 2023. T. 64. № 2. C. 227.
8. Ruiz-Cornejo J.C., Sebastian D., Lazaro M.J. // Rev. Chem. Eng. 2020. V. 36. № 4. P. 493.
9. Веселов Г.Б., Шивцов Д.М., Афонникова С.Д., Мишаков И.В., Ведягин А.А. // Кинетика и катализ. 2023. T. 64. № 6. C. 857.
10. Farias C.B.B., Barreiros R.C.S., da Silva M.F., Casazza A.A., Converti A., Sarubbo L.A. // Energies. 2022. V. 15. № 1. P. 311.
11. Wang I.W., Kutteri D.A., Gao B., Tian H., Hu J. // Energy Fuel. 2018. V. 33. № 1. P. 197.
12. Vlaskin M.S., Grigorenko A.V., Gromov A.A., Kumar V., Dudoladov A.O., Slavkina O.V., Darishchev V.I. // Res. Eng. 2022. V. 15. Art. 100598.
13. Чесноков В.В., Буянов Р.А. // Успехи химии. 2000. Т. 69. № 7. С. 675.
14. Chesnokov V.V., Chichkan A.S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 7. P. 2979.
15. Awad A., Masiran N., Abdus Salam M., Vo D.-V.N., Abdullah B. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 37. P. 20889.
16. Reshetenko T.V., Avdeeva L.B., Ismagilov Z.R., Chuvilin A.L., Ushakov V.A. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 247. № 1. P. 51.
17. Чесноков В.В. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 1. С. 77.
18. Amrute A.P., De Bellis J., Felderhoff M., Schuth F. // Chem. Eur. J. 2021. V. 27. № 23. P. 6819.
19. Мишаков И.В., Афонникова С.Д., Бауман Ю.И., Шубин Ю.В., Тренихин М.В., Серкова А.Н., Ведягин А.А. // Кинетика и катализ. 2022. T. 63. № 1. C. 110.
20. Shelepova E.V., Maksimova T.A., Bauman Y.I., Ayupov A.B., Mishakov I.V., Vedyagin A.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 82. P. 662.
21. Schoemaker S.E., Welling T.A.J., Wezendonk D.F.L., Reesink B.H., van Bavel A.P., de Jongh P.E. // Catal. Today. 2023. V. 418. Art. 114110.
22. Wang H.Y., Lua A.C. // Chem. Eng. J. 2014. V. 243. P. 79.
23. Borghei M., Karimzadeh R., Rashidi A., Izadi N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 17. P. 9479.
24. Alstrup I., Tavares M.T. // J. Catal. 1993. V. 139. № 2. P. 513.
25. Powder Diffraction File. PDF_2/Release 2009: International Centre for Diffraction Data, USA.
26. Kraus W., Nolze G. // J. Appl. Crystallogr. 1996. V. 29. № 3. P. 301.
27. Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K.S.W. // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. № 9–10. P. 1051.
28. Mel’gunov M.S. // Adsorption. 2023. V. 29. № 5. P. 199.
29. Neimark A.V., Lin Y., Ravikovitch P.I., Thommes M. // Carbon. 2009. V. 47. № 7. P. 1617.
30. Monshi A., Foroughi M.R., Monshi M.R. // World J. Nano Sci. Eng. 2012. V. 2. № 3. P. 154.
31. Shivtsov D.M., Veselov G.B., Afonnikova S.D., Ayupov A.B., Shubin Y.V., Bauman Y.I., Mishakov I.V., Shelepova E.V., Vedyagin A.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2025. V. 149. Art. 150082.
32. Shen Y., Lua A.C. // Appl. Catal. B: Environ. 2015. V. 164. P. 61.
33. Dipu A.L. // Int. J. Energy Res. 2021. V. 45. № 7. P. 9858.
34. Fedorov A.V., Kukushkin R.G., Yeletsky P.M., Bulavchenko O.A., Chesаlоv Y.A., Yakovlev V.A. // J. Alloys Compd. 2020. V. 844. Art. 156135.
35. Afonnikova S.D., Gilin D.A., Veselov G.B., Trenikhin M.V., Shubin Y.V., Ayupov A.B., Mishakov I.V., Vedyagin A.A. // Fuel. 2024. V. 375. Art. 132542.
36. Villacampa J.I., Royo C., Romeo E., Montoya J.A., Del Angel P., Monzon A. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 252. № 2. P. 363.
37. Li J., Xiao C., Xiong L., Chen X., Zhao L., Dong L., Du Y., Yang Y., Wang H., Peng S. // RSC Adv. 2016. V. 6. № 57. P. 52154.
38. Shelepova E.V., Maksimova T.A., Bauman Y.I., Mishakov I.V., Vedyagin A.A. // Hydrogen. 2022. V. 3. № 4. P. 450.

ГОСТ	Афонникова С. , Аюпов А. , Бауман Ю. , Ведягин А. , Веселов Г. , Мишаков И. , Шелепова Е. , Шивцов Д. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СИНТЕЗА УНВ НА КАТАЛИЗАТОРЕ Ni–Cu–AlO В РЕАКЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ СН // Кинетика и катализ. – 2025. – T. 66. – Номер выпуска 4 C. 293-307 . URL: https://kincatras.ru/s3034541325040059-1/?version_id=123414. DOI: 10.7868/S3034541325040059
MLA	Afonnikova, S.D, Ayupov, A.B, Bauman, Y.I, Mishakov, I.V, Shelepova, E.V, Shivtsov, D.M, Vedyagin, A.A, Veselov, G.B "Kinetic regularities of CNF synthesis on Ni–Cu–AlO catalyst in the reaction of CH decomposition." Kinetics and Catalysis. 66.4 (2025).:293-307. DOI: 10.7868/S3034541325040059
APA	Afonnikova S., Ayupov A., Bauman Y., Mishakov I., Shelepova E., Shivtsov D., Vedyagin A., Veselov G. (2025). Kinetic regularities of CNF synthesis on Ni–Cu–AlO catalyst in the reaction of CH decomposition. Kinetics and Catalysis. vol. 66, no. 4, pp.293-307 DOI: 10.7868/S3034541325040059

ОХНМКинетика и катализ Kinetics and Catalysis

КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СИНТЕЗА УНВ НА КАТАЛИЗАТОРЕ Ni–Cu–AlO В РЕАКЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ СН

Вы можете

Библиография

Индексирование

ОХНМКинетика и катализ Kinetics and Catalysis

КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СИНТЕЗА УНВ НА КАТАЛИЗАТОРЕ Ni–Cu–AlO В РЕАКЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ СН

Вы можете

Библиография

Индексирование

Войти через