Шашкова Т. К. Каталітичні властивості композитів на основі діоксиду цирконію та оксидів перехідних металів (Cu, Co, Ni) в реакціях окиснення метану

Дисертацію присвячено з'ясуванню впливу оксидів перехідних металів (СuO, CoO, NiO) та металів платинової групи (Pt, Pd, Rh) в складі композитів на основі ітрій- (скандій-) стабілізованого діоксиду цирконію, як прототипів анодних матеріалів твердооксидних паливних елементів (ТОПЕ), на їх каталітичні властивості в процесах окиснювального перетворення метану. Показано, що композити на основі ітрійстабілізованого діоксиду цирконію і оксидів перехідних металів (CuO, CoO, NiO) виявляють високу активність в реакціях гетерогенно-каталітичного окиснення метану (глибокого та парціального): 75-99 % конверсія метану досягається в температурному інтервалі 600- 800 °С, характерному для роботи середньотемпературних ТОПЕ. Регулювання кількості та рухливості поверхневого кисню шляхом оптимізації хімічного складу таких систем дозволяє підвищити їх активність. Найбільш активний в реакції глибокого окиснення метану композит складу 10 %Со,10 %Ni/[YSZ+CeO2] містить структуру шпінелі, більш активної і стабільної в умовах окиснювального процесу. Підвищення активності композитних каталізаторів, допованих металами платинової групи, як показано для паладійвмісного зразка, пов'язано з їх впливом на окисно-відновні властивості оксидних композитів. Встановлено, що промотуючий вплив металів платинової групи (Pd, Pt, Rh) залежить від складу реакційної суміші (стехіометрія парціального чи глибокого окиснення, присутність діоксиду сірки). Вища активність Pt-вмісного каталізатора в реакціях парціального і глибокого окиснення метану в присутності SO2 обумовлена значно вищою активністю платини в реакції окиснення діоксиду сірки і відповідним зменшенням блокування активної поверхні діоксидом сірки. Показано, що бінарні Сo-Cu та Ni-Cu композити на основі YSZ характеризуються високою термічною стійкістю (до 1000 С) і стабільністю показників активності протягом повторних циклів роботи (каталіз в умовах підвищення-зниження температури в інтервалі 550-800 °С) в процесах окиснення метану.