Тезисы докладов - Институт катализа им. Г.К. Борескова

УМН-16
ратуру реакции окисления метана с 650-700 0 С (на обычных катализаторах)
до 550 0 С, повысить селективность процесса в 2 раза,
выход целевого продукта в 3 раза, производительность катализатора
в 6.5 раз и, как результат,– разработать элементы инновационной
технологии процесса.
Показано, что кислотность катализатора не играет существенной
роли, и ГПС в отличие от ГПК даже более селективны, т.к. реакция
протекает не по гетеролитическому, а по редокс-механизму.
Композиция очень чувствительна к природе носителя и, например,
система ГПС/Al 2 O 3 оказывается низкоэффективной за счет дезактивации
ГПС оксидом алюминия. Инертными носителями являются
SiO 2 , кордиерит и активированный уголь Betula pendula. Решающим
оказался размер частиц ГПК на SiO 2 , т.к. он влиял на
селективность протекания реакции, переориентируя ее с метанольного
направления (наиболее простой и значительно менее интересный
путь) на образование формальдегида.
Каталитические частицы в наших образцах имели параметры
(данные получены в режиме растрового электронного микроскопа)
70-80 нм (60-70 %), остальные частицы – 20-40 и 120-130 нм, что
позволяет предполагать дальнейшее улучшение достигнутых результатов,
в том числе, при значительном снижении нанометровых
параметров объекта.
Полученные результаты и имеющиеся литературные данные (ЭПР,
меченые атомы, РФЭС и т.п.) позволяют интерпретировать наблюдаемый
эффект следующим образом. В первичном химическом акте
происходит отрыв водорода от метана чрезвычайно подвижным с высокой
электронной плотностью атомом кислорода решетки катализатора.
Образовавшийся метильный радикал СН • 3 далее взаимодействует
с кислородом решетки с образованием иона метоксила СН 3 О⎯,
который в момент регенерации восстановленных металлических центров
катализатора кислородом реакционной смеси способен проникать
внутрь объема кристалла (в силу специфического поведения ГПС
по отношению к полярным частицам), где он и превращается в формальдегид
(эффект «псевдожидкой фазы»).
Ниже приведена одна из предлагаемых нами возможных кратких
брутто-схем процесса, учитывающих только основное направление
реакции:
65