The study of phase composition of Cu-containing catalyst in the processes of purification of the water-methanol fraction and the conversion of CO

The paper describes a study on the formation of CuO/ZnO/Al₂O₃ at synthesis and calcination. The effect of crystallinity of copper and zinc oxides depending on the thermolysis temperature is shown. Data on activity and stability in the reactions of CO conversion and water-methanol fraction purification from of CH₃OH are given. It is assumed that the precursor of the active state (in addition to the bulk phase fine CuO) is caused by the presence of isolated Cu²⁺ cations and clusters of copper (CuO)_x in various oxide compounds. The obtained results are used in the development of catalysts for the purification of water-methanol mixture from CH₃OH and steam conversion of CO.

water-methanol fraction, Cu-containing catalyst, copper and zinc hydroxocarbonates, decomposition of methanol.

1. Комова З.В., Зайцев А.В., Крейндель А.И., Калиниченко Ф.В. Образование метанола в конверсии монооксида углерода водяным паром на медьсодержащих катализаторах // Катализ в промышленности 2009. № 4. С. 24–30.

2. Кузнецов В. В., Шикина Н.В., Исмагилов З. Р., Бренчугина М. В., Буйновский А.С. Способ каталитического окисления метанола: пат. 2332251 Рос. Федерация. № 2006121744/15, заявл. 19.06.2006; опубл. 27.08.2008.

3. Мурзаков Б.Г., Акопова Г.С., Маркина П.А. Выделение метилотрофных бактерий из микро-биоценоза метанолсодержащих вод // Газовая промышленность. 2006. № 3. С. 23–27.

4. Антонюк С.Н., Лапидус А.Л., Казанский В.Б., Якерсон В.И., Ханумян А.А., Голосман Е.З., Нечуговский А.И., Песин О.Ю. Разложение метанола и водно-метанольной смеси эквимолярного состава на медьцинкцементном катализаторе, промотированном никелем // Кинетика и катализ. 2000. Т. 41. № 6. С. 831–833.

5. Семенова Т.А., Зрелова И.П., Комова З.В., Мазус Е.И. Оптимизация химического состава катализатора НТК-АК// Вопросы кинетики и катализа, Межвузовский сборник, Ивановский химико-технологический институт, Иваново, (1984), с.34-37.

6. Семенова Т.А., Зрелова И.П., Комова З.В., Волынкина А.Я. Формирование медно-цинкового соединения из аммиачно-карбонатных растворов при термической обработке / Вопросы кинетики и катализа: межвуз. сборник. Иваново: Ивановский хим.-технолог. ин-т, 1986. С. 33–36.

7. Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Влияние интенсивных воздействий на окисление меди в аммиачно-карбонатных растворах / Научные основы приготовления катализаторов. Творческое наследие и дальнейшее развитие работ профессора И.П. Кириллова. Иваново, 2008. С. 86–89.

8. Андросов П.Д., Голосман Е.З., Нечуговский, Мамаева И.А. Научные основы приготовления и технологии катализаторов. Новосибирск: Ин-т катализа СО РАН, 2000. С. 94–95.

9. ТУ 113-03-00209510-105-2005. Катализатор низкотемпературной конверсии оксида углерода НИАП 06-06.

10. Русаков А.А. Рентгенография металлов. М.: Атомиздат, 1977.480 с.

11. Миркин Л.И. Справочник по ренгеноструктурному анализу поликристаллов / Под ред. Я.С. Уманского. М: Физматиздат, 1961. 864 с.

12. Липсон Г., Стипл Г. Интерпретация порошковых ренгенограмм / Пер. с англ. под ред. Н.В. Белова. М: Мир,1972. 384 с.

13. Yurieva T.M., Plyasova L.M., Zaikovskii V.I., Minyukova T.P., Bliek A., van den Heuvel J.C., Davydova L.P., Molina I.Yu., Demeshkina M.P., Khassin A.A., Batyrev E. In sity XRD and HRTEM studies on the evolution of the Cu/ZnO methanol synthesas catalyst during its reduction and re-oxidation // Phys. Chem. 2004. V. 6. Р. 4522–4526.

14. Khassin A.A., Pelipenko V.V., Minyukova T.P., Zaikovskii V.I., Kochubey D.I., Yurieva T.M. Planar defect of the nano-structured zinc oxide as the site for stabilization of the copper active species in Cu/ZnO catalysts // Catalysis Today. 2006. V. 112. Р. 143–147.

15. Смирнов Н.Н., Широков Ю.Г., Ильин А.П., Кочетков С.П. Механохимический синтез медьсодержащих / Научные основы приготовления катализаторов. Творческое наследие и дальнейшее развитие работ профессора И.П. Кириллова. Иваново, 2008. С. 43–54.

16. Трунов В.А., Соколов А.Е., Лебедев В.Т., Смирнов О.П. Обнаружение водород-медной кластеризации в соединениях типа Zn1-хCuхO методами нейтронного рассеивания // Физика твердого тела. 2006. Т. 48. № 7. С. 1222–1228.

17. Мамаева И.А., Боевская Е.А., Голосман Е.З., Артамонов В.И., Якерсон В.И. Исследование каталитической системы CuO-ZnO // Кинетика и катализ. 1987. Вып.6. С. 1418–1422.

18. Herman R.G., Klier K., Simmons G.W., Finn B.P., Bulko J.B., Kobylinski T.P. Catalytiс synthesis of methanol from CO/H2. 1. Phase composition electronic properties and activities of the Cu/ZnO/Al2O3 catalysts // J. Catalysis. 1979. V. 56. Р. 407–429.