Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2025(16))

Keywords: CO 2 hydrogenation, catalysis, double complex compound, bimetallic catalyst, thermolysis, hydrothermal synthesis Acknowledgments: This manuscript was created under the financial support of a Russian Science Foundation grant number 24-29-20076. Funding: Russian Science Foundation grant number 24-29-20076. For citation: CO 2 hydrogenation reaction on bimetallic catalysts based on double complex salts / A. N. Gosteva [et al.] // Transactions of the Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 130-136. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.1.024. Введение Оксиды углерода, выбрасываемые в атмосферу в результате осуществления хозяйственной деятельности человека, являются токсичными, оказывают негативное влияние на здоровье человека и состояние окружающей среды. Вовлечение оксидов углерода, в частности СО 2 , в химические процессы, позволяющие получать ценные продукты, — наиболее рациональный путь сокращения их выбросов в атмосферу. Эффективным способом использования CO 2 является гидрирование его до углеводородов С 5 + либо метана. Углеводороды С 5 +, получаемые в процессе гидрирования СО 2 , могут быть использованы в качестве компонентов топлива или химического сырья. Метан может быть возвращен в промышленные процессы в качестве топлива, тем самым CO 2 может быть вовлечен в замкнутый производственный цикл, исключающий его выбросы в атмосферу. Наиболее распространенными катализаторами гидрирования CO 2 до CH 4 являются никелевые [1-10]. В качестве наиболее перспективных для получения углеводородов С 2 + рассматриваются катализаторы на основе железа, кобальта и меди [11; 12], а также биметаллические железно­ кобальтовые [13-15]. Способ получения биметаллического катализатора должен обеспечивать синергию активных фаз [13]. Термолиз двойных комплексных солей железа и кобальта является одним из возможных путей достижения синергии Fe и Co в составе активных центров [14; 15]. Результаты Гидротермальный синтез проводили в стальном автоклаве с тефлоновым вкладышем (объем вкладыша 50 мл). В автоклав загружали навеску двойной комплексной соли [Co(NH3)6][Fe(CN)6], заливали расчетным количеством дистиллированной воды. Процесс проводили с перемешиванием при 80 об/мин и температуре до 200 °С в течение двух часов. После охлаждения автоклавной бомбы твердый продукт отфильтровывали от маточника, промывали дистиллированной водой и сушили до постоянной массы. Термолиз [Co(NH 3 ) 6 ][Fe(CN) 6]3 проводили в токе аргона (чистота 99,999 %) при 650 °C в течение 1 ч, температуру повышали от 20 до 650 °С со скоростью 10 ^ /м и н . Каталитические испытания проводили без стадии предварительной активации в температурном диапазоне от 230 до 320 °С с шагом 20 °С и выдержкой в течение 12 ч для каждой температуры при давлении 2,0 МПа в проточной установке со стационарным слоем катализатора, газообразные реагенты (H 2 :CO 2 = 3:1) подавали при объемной скорости (GHSV = 1 500 ч-1). Образец катализатора, полученный гидротермальным синтезом, был обозначен FeCo-HTS, полученный термолизом — FeCo-THR. Результаты каталитических исследований представлены в таблице. Важнейшим показателем эффективности катализатора в процессе гидрирования являлась конверсия СО 2 (рис. 1). В присутствии катализатора FeCo-HTS данный показатель был значительно выше и достигал 52 % против наибольшего значения в 26 % для FeCo-THR. Однако для FeCo-HTS данный показатель был близок к наибольшей величине уже при 270 °С (49 %), и дальнейшее повышение температуры до 290 °С уже не приводило к его существенному повышению. Для катализатора FeCo-THR конверсия СО 2 монотонно возрастала во всем изученном диапазоне температур, но не превышала 26 %. В присутствии катализатора FeCo-HTS преобладающим продуктом реакции гидрирования СО 2 являлся метан — селективность по данному продукту во всем изученном диапазоне температур колебалась в диапазоне 45-52 % мас. (рис. 2). Для образца FeCo-THR селективность по СН 4 была намного ниже, чем для аналога, полученного гидротермальным синтезом, и монотонно возрастала от 5 до 17 % мас. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 1. С. 130-136. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 130-136. © Гостева А. Н., Грабчак А. А., Свидерский С. А., Куликова М. В., 2025 131