ИСТИНА

Целью работы был синтез допированного железом силиката лантана со структурой апатита (как электролита с высокой кислород-ионной проводимостью) и нанесение на его поверхность никелата празеодима со структурой Раддлсдена-Поппера Pr2NiO4. В работе изучалось влияние количества воды, использованной при синтезе предшественника – мезопористого SiO2, на свойства полученных катализаторов. Образец с меньшим количеством воды получил шифр 5-NP, а с большим – 20-NP (цифра показывает во сколько раз масса воды больше массы SiO2). В результате были получены образцы состава 6,3 масс. % NiO, 11,8 масс. % Pr4O7, 50,8 масс. % LaFeO3 и 31,1 масс. % SiO2. По результатам РФА было установлено, что в образцах присутствует рентгеноаморфная фаза на основе апатита с выраженным гало в районе 23-39° по шкале 2θ, а также имеются характерные рефлексы фаз LaFeO3, Pr7O12. Также было обнаружено, что образец 20-NP более рентгеноаморфен. Анализ удельной площади поверхности и пористости методами BET и BJH показал основные различия в структуре образцов. Образец 5-NP обладает Sуд.=37 м2/г, а также имеет как мезопоры, так и микропоры, и макропоры. Образец 20- NP имеет Sуд.=52 м2/г, а также имеет только мезопоры в своей структуре. Метод термопрограммируемого изотопного обмена с использованием C18O2 показал, что 20-NP обладает более высокой объёмной подвижностью кислорода: для него доля замещенного до 600 оС кислорода составила 31 %, а для 5-NP – 20%. В области низких температур обмен быстро идёт на смешанных оксидных фрагментах с катионами празеодима и никеля, в области средних температур – со смешанным ферритом/никелатом лантана/празеодима, в области высоких температур – с кислородом в силикате лантана/железа со структурой апатита. Для образца 20-NP также был рассчитан коэффициент диффузии порядка 10-16 см2/с при 427°C. Метод термопрограммируемого восстановления водородом (Н2-ТПВ) показал, что в интервале температур 150-900°C перекрываются 3-4 пика ТПВ, и из 20-NP удаляется больше кислорода, чем из 5-NP. Образцы были испытаны в реакции паровой конверсии этанола при составе смеси 2 об. % EtOH +8 об. % H2O в He и времени контакта 10 мс. При 550-650°С образцы работали стабильно с ростом конверсии EtOH от 35% до 60% с температурой и выходом водорода, определяемым сопряжением с реакцией паровой конверсии СО (Н2/СО=5÷4,5). В качестве побочного продукта наблюдалось ~0.1% CH4. При 500°С происходило падение активности, связанное с зауглероживанием. Оптимальными условиями для стабильной работы катализатора являются его восстановление и проведение реакции при 600°C. Образец 5-NP при этом может стабильно работать лишь в течение 1,5 часов, а дальше его активность снижается вследствие зауглероживания. Образец 20-NP способен стабильно работать в данных условиях не менее 9 часов, что связано с большей реакционной способностью и подвижностью его кислорода.