Petroleum ChemistryPetroleum ChemistryНефтехимия0028-24213034-5626The Russian Academy of Sciences68151810.31857/S0028242124040045MVQKVYArticlesСтатьиResearch ArticleКобальт-самариевые катализаторы углекислотной конверсии метана: зависимость показателей процесса от содержания кобальтаКобальт-самариевые катализаторы углекислотной конверсии метана: зависимость показателей процесса от содержания кобальтаhttps://orcid.org/0000-0001-8086-2345ДедовАлексей Георгиевич
Russian Federation

д.х.н., академик РАН, зав. лаб. № 3 ИНХС РАН, зав. кафедрой общей и неорганической химии РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина

al57@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5841-8085ЛоктевАлексей Сергеевич
Russian Federation

д.х.н., проф., г.н.с. ИНХС РАН

al57@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5000-9199БыковМихаил Арнольдович
Russian Federation

н.с., химический факультет

genchem@gubkin.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3574-0039СадовниковАлексей Александрович
Russian Federation

м.н.с.

al57@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1868-8232ЧередниченкоКирилл Алексеевич
Russian Federation

к.х.н., с.н.с.

al57@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4349-5296ШандрюкГеоргий Александрович
Russian Federation

с.н.с.

al57@rambler.ruИнститут нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАНРоссийский государственный университет нефти и газа (Научно-исследовательский университет) имени И.М. ГубкинаМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова1508202464436137230052025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0028-2421/article/view/681518

Исследовано поведение в катализе углекислотной (УКМ) конверсии метана в синтез-газ кобальт-самариевых оксидных композитов, содержащих 0.5 и 1 мас.% кобальта. Показано, что использование оксидных композитов с содержанием кобальта менее 1 мас.% не приводит к получению стабильного катализатора УКМ, демонстрирующего количественные выходы синтез-газа. Содержание кобальта 1–2 мас.% является оптимальным и позволяет получать высокоэффективные, стабильные и не подверженные зауглероживанию катализаторы УКМ.

Исследовано поведение в катализе углекислотной (УКМ) конверсии метана в синтез-газ кобальт-самариевых оксидных композитов, содержащих 0.5 и 1 мас.% кобальта. Показано, что использование оксидных композитов с содержанием кобальта менее 1 мас.% не приводит к получению стабильного катализатора УКМ, демонстрирующего количественные выходы синтез-газа. Содержание кобальта 1–2 мас.% является оптимальным и позволяет получать высокоэффективные, стабильные и не подверженные зауглероживанию катализаторы УКМ.

синтез-газуглекислотная конверсия метанакобальт-самариевые сложные оксидыРоссийский научный фондRussian Science Foundation23-13-00098Правительство Российской ФедерацииGovernment of the Russian FederationРабота выполнена при поддержке гранта РНФ № 23-13-00098 (синтез катализатора, каталитические эксперименты) и в рамках государственного задания ИНХС РАН (исследования методами РФА, РЭМ, ТГА, ТПВ, АЭС ИСП).Stenina I., Yaroslavtsev A. Modern technologies of hydrogen production // Processes. 2023. V. 11. № 1. ID 56. https://doi.org/10.3390/pr11010056Chen L., Qi Z., Zhang S., Su J., Somorjai G.A. Catalytic hydrogen production from methane: a review on recent progress and prospect // Catalysts. 2020. V. 10. Р. 858. https://doi.org/10.3390/catal10080858Hussien A.G.S., Polychronopoulou K. A review on the different aspects and challenges of the dry reforming of methane (DRM) reaction // Nanomaterials. 2022. V. 12. Р. .3400. https://doi.org/10.3390/nano12193400Salaev M.A., Liotta L.F., Vodyankina O.V. Lanthanoid-containing Ni-based catalysts for dry reforming of methane: a review // Int. J. of Hydrogen Energy. 2022. V. 47. ID 4489–4535. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.11.086Ranjekar A.M., Yadav G.D. Dry reforming of methane for syngas production: a review and assessment of catalyst development and efficacy // J. of the Indian Chemical Soc. 2021. V. 98. Iss. 1. ID 100002. https://doi.org/10.1016/j.jics.2021.100002Bhattar S., Abedin Md.A., Kanitkar S., Spivey J.J. A review on dry reforming of methane over perovskite derived catalysts // Catal. Today. 2021. V. 365. P. 2–23. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.10.041Jung S., Lee J., Moon D.H., Kim K.-H., Kwon E.E. Upgrading biogas into syngas through dry reforming // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. V. 143. ID 110949. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110949Li Z., Lin Q., Li M., Cao J., Liu F., Pan H., Wang Z., Kawi S. Recent advances in process and catalyst for CO 2 reforming of methane // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2020. V. 134. ID 110312. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110312Yentekakis I.V., Panagiotopoulou P., Artemakis G. A review of recent efforts to promote dry reforming of methane (DRM) to syngas production via bimetallic catalyst formulations // Applied Catalysis B: Environmental. 2021. V. 296. ID 120210. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120210Wang C., Wang Y., Chen M., Liang D., Yang Z., Cheng W., Tang Z., Wang J., Zhang H. Recent advances during CH 4 dry reforming for syngas production: a mini review // Int. J. of Hydrogen Energy. 2021. V. 46. Iss. 7. P. 5852–5874. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.10.240Gao Y., Jiang J., Meng Y., Yan F., Aihemaiti A. A review of recent developments in hydrogen production via biogas dry reforming // Energy Conversion and Management. 2018. V. 171. P. 133–155. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.05.083le Saché E., Reina T.R. Analysis of dry reforming as direct route for gas phase CO 2 conversion. The past, the present and future of catalytic DRM technologies // Progress in Energy and Combustion Science. 2022. V. 89. I. ID 100970. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2021.100970Guo S., Sun Y., Zhang Y., Zhang C., Li Y., Bai J. Bimetallic nickel-cobalt catalysts and their application in dry reforming reaction of methane // Fuel. 2024. V. 358. Part B. ID 130290. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.130290Cai Y., Zhang Y., Zhang X., Wang Y., Zhao Y., Li G., Zhang G. Recent advances in Ni-based catalysts for CH 4 – CO 2 reforming (2013–2023) // Atmosphere. 2023. V. 14. ID 1323. https://doi.org/10.3390/atmos14091323Mortensen P.M., Dybkjær I. Industrial scale experience on steam reforming of CO 2 -rich gas // Applied Catalysis A: General. 2015. V. 495. P. 141–151. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2015.02.022Dedov A.G., Loktev A.S., Arkhipova, V.A., Bykov, M.A., Sadovnikov A.A., Cherednichenko K.A., Shandryuk G.A. A new approach to the preparation of stable oxide-composite cobalt–samarium catalysts for the production of hydrogen by dry reforming of methane // Processes. 2023. V. 11. Iss 8. 2296. https://doi.org/10.3390/pr11082296Локтев А.С., Архипова В.А., Быков М.А., Садовников А.А., Дедов А.Г. Кобальт-самариевый оксидный композит – новый эффективный катализатор кислородной и углекислотной конверсии метана в синтез-газ // Нефтехимия. 2023. Т. 63. № 1. С. 88–99. https://doi.org/10.31857/S0028242123010082 [Loktev A.S., Arkhipova V.A., Bykov M.A., Sadovnikov A.A., Dedov A.G. Cobalt-samarium oxide composite as a novel high-performance catalyst for partial oxidation and dry reforming of methane into synthesis gas // Petrol. Chemistry. 2023. V. 63. P. 317–326. https://doi.org/10.1134/S0965544123010048].Olusola J.O., Sudip M. Temperature programme reduction (TPR) studies of cobalt phases in γ-alumina supported cobalt catalysts // J. of Petrol. Technol. and Alternative Fuels. 2016. V. 7. P. 1–12. https://doi.org/10.5897/JPTAF2015.0122Osazuwa O.U., Cheng C.K. Catalytic conversion of methane and carbon dioxide (greenhouse gases) into syngas over samarium-cobalt-trioxides perovskite catalyst // J. of Cleaner Production. 2017. V. 148. P. 202–211. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.01.177Ma F., Chen Y., Lou H. Characterization of perovskite-type oxide catalysts RECoO 3 by TPR // React. Kinet. Catal. Lett. 1986. V. 31. P. 47–53.