Получение гибридного керамического материала с иммобилизованным клатрохелатом рутения(II), содержащим терминальные карбоксильные группы, и его каталитическая активность в реакциях окислительной конверсии метана

DOI: 10.6060/mhc224374v

  • A. S. Chuprin Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
  • A. V. Vologzhanina Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
  • A. S. Loktev РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина
  • M. G. Bugaenko Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
  • Y. Z. Voloshin
  • V. M. Buznik РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина
  • A. G. Dedov РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина
Ключевые слова: Макроциклические соединения, Клеточные комплексы, Клатрохелаты, Керамические материалы, Гибридные материалы, Каталитические материалы, Рутениевые катализаторы, Окислительная конверсия метана, Углекислотная конверсия метана, Получение синтез-газа

Аннотация

Новый клатрохелат рутения(II) с терминальными полярными протоногенными карбоксильными группами, предназначенными для его эффективной иммобилизации на поверхности высокопористого силикатного волокнистого материала ТЗМК, был получен темплатной конденсацией циклогександион-1,2-диоксима (ниоксима) и 4-карбоксифенилборной кислоты на ионе рутения(II) как матрице; в качестве источника катионов Ru2+ использовали сольватокомплекс [Ru(CH3CN)3(COD)Cl](BF4). Полученный клатрохелат рутения(II) был охарактеризован с использованием данных элементного анализа, MALDI-TOF масс-, ЭСП, 1H и 13C{1H} ЯМР-спектров, а также методом монокристального РСА. Гибридный каталитический материал на основе высокопористого керамического материала ТЗМК, полученный иммобилизацией на его поверхность вышеупомянутого клеточного комплекса рутения(II) был испытан в качестве катализатора углекислотной конверсии метана. При скорости подачи исходных реагентов (CH4/CO2 = 1) равной 12.7 л г–1 в час, их конверсия при 900°С находилась в пределах 7 – 8 и 11 – 13%, соответственно, а выходы H2 и CO составили от 2,2 до 2,5% и от 4,4 до 4,6%, соответственно. Каталитическая эффективность этой гибридной рутенийсодержащей системы относительно СО достигала 560 мл г–1 в час, что соответствует 4.3 моль/г-ат Ru в час. При уменьшении скорости подачи исходных газов до 6,4 л г–1 в час конверсия CH4 и CO2 увеличивалась до 14 – 15 % и 26 – 28%, соответственно, с одновременным увеличением выходов H2 и СО до 5.3 – 6.3% и 11 – 12%, соответственно. В последнем случае каталитическая эффективность системы относительно CO достигала 724 мл г–1 в час, что соответствует 5.4 моль/г-ат Ru в час.

Литература

Holmen A. Catal. Today 2009, 142, 2. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.01.004

Enger B. C., Lodeng R., Holmen A. Appl. Catal. A, 2008, 346, 1. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.05.018

York A.P.E., Xiao T., Creen M.L.H., Claridge J.B. Catal. Rev. 2007, 49, 511. https://doi.org/10.1080/01614940701583315

Moiseev I.I., Loktev A.S., Shlyakhtin O.A., Mazo G.N., Dedov A.G. Petroleum Chem. 2019, 59, S1-S20. https://doi.org/10.1134/S0965544119130115

Esswein A.J., Nocera D.G. Chem. Rev. 2007, 107, 4022. https://doi.org/10.1021/cr050193e

Dedov A.G., Loktev A.S., Voloshin Y.Z., Buznik V.M., Sandzhieva D.A. RF Patent No. 2719176, 2020 [Дедов А.Г., Локтев А.С., Волошин Я.З., Бузник В.М., Санджиева Д.А. Способ получения синтез-газа, Патент РФ № 2719176, 17.04.2020].

Dedov A.G., Voloshin Y.Z., Belov A.S., Loktev A.S., Bespalov A.S., Buznik V.M. Mendeleev Commun. 2019, 29, 669. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2019.11.022

Voloshin Y.Z., Buznik V.M., Dedov A.G. Pure Appl. Chem. 2020, 92, 1159. https://doi.org/10.1515/pac-2019-1105

Belunova L.V., Gribkov V.N., Chernyak A.I., Mizyurina G.T., Mordovin O.A., Mukhanova E.E., Patent US 5.569.423, 1996.

Schetanov B.V., Ivakhnenko Yu.A., Babashov V.G. Russ. J. Gen. Chem. 2011, 81, 978. https://doi.org/10.1134/S1070363211050288

Armour for 'Buran'. Materials and Technologies of VIAM for the International Space Station 'Energy-Buran' (Kablov E.N., Ed.), Moscow: Nauka i Zhizn', 2013 [Доспехи для Бурана. Материалы и технологии ВИАМ для МКС "Энергия-Буран" (Каблов Е.Н., ред.), М.: Наука и жизнь, 2013].

Chuprin A.S., Belova S.A., Bugaenko M.G., Vologzhanina A.V., Loktev A.S., Voloshin Ya.Z., Buznik V.M., Dedov A.G. Kin. Cat. 2022, 63, 108. https://doi.org/10.1134/S0023158422010025

Wojdyr M. J. Appl. Cryst. 2010, 43, 1126. https://doi.org/10.1107/S0021889810030499

Sheldrick G.M. Acta Cryst. 2015, C71, 3. https://doi.org/10.1107/S2053229614024218

Dolomanov O.V., Bourhis L.J., Gildea R.J., Howard J.A.K., Puschmann H. J. Appl. Cryst. 2009, 42, 339. https://doi.org/10.1107/S0021889808042726

Marmier M., Wise M.D., Holstein J.J., Pattison P., Schenk K., Solari E., Scopelliti R., Severin K. Inorg. Chem. 2016, 55, 4006. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.6b00276

Shannon R. D. Acta Cryst. 1976, A32, 751. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551

Limarev I.P., Zelinskii G.E., Vologzhanina A.V., Zubavichus Y.V., Voloshin Y.Z. Macroheterocycles 2021, 14, 229. https://doi.org/10.6060/mhc210843z

DOI: 10.6060/mhc224374v
Опубликован
2022-11-20
Раздел
Клатрохелаты