Новые эффективные катализаторы на основе оксидов обедненного урана



страница1/2
Дата02.06.2018
Размер429 Kb.
  1   2
Новые эффективные катализаторы на основе оксидов обедненного урана
С.В. Кунцевич, В.В. Кузнецов, Н.В. Шикина, М.А. Керженцев, З.Р. Исмагилов
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск

Введение
Оксиды урана являются весьма привлекательными для катализа из-за возможности варьирования их стехиометрии в широких пределах и изменения валентного состояния урана в зависимости от температуры и кислородного коэффициента (O/U). Ранее Г.Дж. Хатчингс показал, что катализаторы на основе оксидов урана активны в реакциях глубокого окисления углеводородов при низких температурах и устойчивы к действию таких каталитических ядов, как сера, вода, галогены [1, 2]. Известно, что ураноксидные катализаторы могут быть применены в процессах парциального окисления [3, 4]. Смешанные Ni-U оксидные системы эффективны в процессах конверсии метана в синтез-газ [5, 6].

В данной работе представлен сравнительный анализ закономерностей формирования активной фазы массивных и нанесенных на оксид алюминия оксидов урана. Ураноксидные катализаторы синтезировались из различных предшественников и исследованы комплексом физико-химических методов, включая РФА, низкотемпературную адсорбцию азота, H2-ТПВ, СЭМ, ПЭМ, РФЭС и ИКС. Обсуждено влияние условий приготовления катализаторов на физико-химические и каталитические свойства.


Экспериментальная часть
Массивные оксиды урана были приготовлены двумя различными способами: 1) осаждение из водных растворов нитрата уранила раствором аммиака с последующими фильтрацией, промывкой и сушкой, 2) прямым термическим разложением нитрата уранила при 300°С на воздухе. Обе серии приготовленных образцов прокаливались на воздухе при температурах 500, 600, 800 или 1000 ºC и характеризовались методами РФА, СЭМ, H2-ТПВ и ИКС.

Нанесенные ураноксидные катализаторы, содержащие 5% урана, были приготовлены пропиткой -Al2O3 растворами нитрата, ацетата или оксалата уранила по влагоемкости с последующей сушкой и прокаливанием при температурах 600, 900, 1000 или 1100 °С. Катализаторы исследованы методами РФА, адсорбцией N2, H2-ТПВ, ПЭМ и РФЭС.

Смешанные ураноксидные катализаторы, промотированные добавками оксидов переходных металлов, были приготовлены в две стадии. Гранулированный Al2O3 был пропитан раствором нитрата уранила и высушен. Затем образцы были пропитаны растворами нитратов Cr, Mn или Co, высушены и прокалены при 600 °С. Содержание металлов в каждой серии образцов составляло 7 мол. %.

Катализаторы были испытаны в реакциях глубокого окисления метана и бутана (1 об. % CH4 или C4H10 в воздухе, 1000 ч-1) и в реакции окисления хлорбензола (2 г/л хлорбензола, 45000 ч-1).


Результаты
Текстура, морфология, удельная поверхность и фазовый состав массивных оксидов урана зависит от условий приготовления. Фазовый состав и удельная поверхность образцов представлены в таблице 1. Как видно из таблицы, удельная поверхность образцов, приготовленных осаждением и термическим разложением уменьшается с увеличением температуры прокаливания от 12,5 (500 °С) до 1,2 м2/г (1000 °С), и от 5,8 (500 °С) до 0,18 м2/г (1000 °С) для каждой серии образцов. Методом СЭМ показано, что увеличение температуры прокаливания приводит к спеканию частиц оксидов урана (рис. 1).
Таблица 1. Фазовый состав и удельная поверхность массивных оксидов урана.

Tпр, ºC

Осаждение

Термическое разложение

Sуд, м2

Фазовый состав

Sуд, м2

Фазовый состав

300

8,7

NH3U2O6×3H2O

3

-UO3 или ’-UO3

следы -UO2,92



500

12,5

-UO3

5,8

-UO3 или ’-UO3*

следы -UO3



600

11

-U3O8

1,7

-U3O8

-UO3 или ’-UO3*



800

3,4

-U3O8

1,1

-U3O8

1000

1,2

-U3O8

0,18

-U3O8

следы -U3O8


Результаты H2-ТПВ показали, что восстановление низкотемпературных образцов протекает последовательно в две стадии. Температура максимумов кривых поглощения водорода на графиках ТПВ увеличивается с увеличением температуры прокаливания исходных образцов, что, по-видимому, связано с уменьшением дисперсности частиц оксидов урана.



Показано, что активность образца 5U/Al2O3 в реакции окисления метана увеличивается с увеличением температуры прокаливания образца от 600 до 1000 °С. Наблюдаемый эффект термоактивации, заключающийся в увеличении активности образцов при увеличении температуры прокаливания, также подтвердился методом H2-ТПВ (Рис. 2). Этот эффект, предположительно, связан с образованием высокоактивного нанодисперсного ионного состояния урана на поверхности носителя.



Каталог: files -> sa21
files -> Литература О. Николенко п. 1 читать, п. 2-4 конспект; читать Педро Кальдерон "Життя-це сон"
files -> I. Демографическая ситуация
files -> Система ведения овцеводства в крестьянско-фермерских и личных хозяйствах населения
files -> Информация о подготовке ко Дню правовой помощи
sa21 -> Состояние и перспектива добычи и переработки урановых руд стрельцовской группы месторождений
sa21 -> Г. М. Заборцев 2, А. Б. Александров 3, А. Л. Хлытин 3 1 ОАО «Новосибирский «внипиэт», 2 ООО нпц «эйдос», Новосибирск, 3 ОАО «нзхк», Новосибирск Задача
sa21 -> Работы по созданию перспективного ядерного топлива в нии нпо «луч» И. И. Федик, Е. К. Дьяков, В. П. Денискин, А. С. Черников, Ш. Т. Тухватулин. Фгуп «нии нпо
sa21 -> Никиэт. Инновационные проекты ядерных реакторов


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал