Właściwości katalityczno-adsorpcyjne układów Pd/nośnik oraz Pd-Me/nośnik : Nośniki: Al2O3, SiO2, MgO, C, Silicalite, LaO3/Al2O3 Me=Bi,Pb

• Autorzy: Karski S.

Warianty tytułu

EN

Catalytic-adsorptive properties of Pd/support and Pd-Me/support catalysts

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Właściwości katalityczno-adsorpcyjne układów Pd/nośnik oraz Pd-Me/nośnik wyznaczono w oparciu o pomiary chemisorpcji H2, CO, C2H2 i C2H4 oraz aktywności w reakcjach hydrogenolizy etanu, uwodorniania benzenu i acetylenu oraz utleniania glukozy. Ponadto wykorzystano różne kombinacje metod termoprogramowanych (desorpcji, redukcji i utleniania), pomiary powierzchni właściwej metodą BET, chromatografię gazową i cieczową, analizę termiczną oraz dyfrakcję rentgenowską. Jako nośniki stosowano Al2O3, SiO2, MgO, C, Silicalite oraz La2O3/Al2O3. W układach bimetalicznych Pd-Me/nośnik jako promotory użyto: ołów i bizmut (Me = Pb, Bi). Aktywacja katalizatorów palladowych naniesionych na Al2O3, MgO i Silicalite w atmosferze utleniającej w temperaturze 300-500°C i niskotemperaturowa redukcja w 300°C przyczynia się do otrzymania katalizatorów o najwyższym stopniu dyspersji palladu i wysokiej aktywności zarówno w reakcji uwodornienia benzenu jak i hydrogenolizy etanu. Podwyższenie temperatury redukcji do 500-700°C powoduje pogorszenie się właściwości katalitycznych i sorpcyjnych. Przyczyną tych zmian może być rekrystalizacja palladu względnie tworzenie się kompleksu powierzchniowego pomiędzy palladem i zredukowaną formą nośnika (Pd-Al2O2). Katalizatory redukowane w 500°C, po reutlenianiu w temperaturze 300-500°C i ponownej redukcji w 300°C, odzyskują swoją pierwotną aktywność. Adsorpcyjne i katalityczne właściwości palladu naniesionego na MgO zależą od wstępnej obróbki w O2 i w H2 oraz od zanieczyszczeń obecnych w nośniku. Temperatura redukcji wywiera niewielki wpływ na właściwości palladu naniesionego na spektralnie czysty MgO. Jednakże, wzrost temperatury redukcji do 500°C powoduje gwałtowne zmniejszenie sorpcji wodoru oraz aktywności katalizatorów palladowych naniesionych na MgO o czystości 98%, w którym stwierdzono obecność związków siarki. Związki siarki zawarte w nośniku po redukcji wodorem w temperaturze 500°C powodują zatrucie palladu jonami S2-, przy czym zatrucie to jest odwracalne po ekspozycji próbek w tlenie w temperaturze 500°C i niskotemperaturowej redukcji. Aktywacja układu 5% Pd/'Silicalite w atmosferze utleniającej nie wywołuje istotnych zmian w jego aktywności, zbadanej dla reakcji uwodorniania benzenu. Podwyższenie temperatury redukcji do 700°C prowadzi do utworzenia nieaktywnego krzemku palladu (Pd2Si), obecność którego potwierdzono badaniami rentgenograficznymi. Dodatek La2O3 do tlenku glinu powoduje wzrost stabilności termicznej Al2O3, jednakże redukcja katalizatorów palladowych naniesionych na La2O3/Al2O3 w temperaturze 500°C powoduje zmniejszenie dyspersji metalu i jego aktywności w reakcji hydrogenolizy etanu na skutek silnego oddziaływania palladu z obecnym na nośniku La2O3. Dodatek ołowiu do katalizatorów palladowych znacznie polepsza ich selektywność w reakcji uwodorniania acetylenu do etylenu. Redukcja katalizatorów Pd-Pb/Al2O3 i Pd-Pb/Silicalite (5% wag. Pd, stosunek Pd/Pb=3.5) w temperaturach 300-700°C powoduje tworzenie się związków międzymetalicznych Pd3Pb2 i Pd3Pb. Na tego rodzaju centrach etylen się nie adsorbuje, a acetylen adsorbuje się prawdopodobnie w formie cząsteczkowej, słabo związanej z powierzchnią. Wysoka selektywność układów Pd-Pb/nośnik w uwodornianiu alkinów do alkenów może być spowodowana właśnie obecnością wymienionych związków międzymetalicznych. Dodatek bizmutu do nośnikowych katalizatorów palladowych powoduje wzrost selektywności tych układów w reakcji utleniania glukozy do kwasu glukonowego. Przyczyną wzrostu selektywności katalizatorów Pd-Bi/SiO2 może być tworzenie się związków międzymetalicznych BiPd i Bi2Pd. Dodatek bizmutu do tych układów może również zapobiegać powierzchniowemu utlenianiu się palladu, co zostało potwierdzone techniką temperaturowo programowanego utleniania.

EN

Catalytic-adsorptive properties of the following systems Pd-carrier and Pd-Me-carrier were determined on the basis of chemisorption measurements of H2, CO, C2H2 and C2H4 and activity in the reaction of ethane hydrogenolysis, benzene and acethylene hydrogenation and glucose oxidation. Moreover, different combinations of thermoprogrammed methods (desorption, reduction and oxidation), measurements of surface area with BET method, gas and liquid chromatography, thermal analysis and X-ray diffracton were used. Al2O3, SiO2, MgO, C, Silicalite and La2O3/Al2O3 were chosen for carriers. In bimetalic systems of Pd-Me/carrier lead and bismuth were used as promotors (Me - Pb, Bi). Activation of palladium catalysts supported on Al2O3, MgO and Silicalite in the oxidation atmosphere at 300-500°C and low-temperature reduction at 300°C increase the obtainment of catalysts with the highest degree of palladium dispersion and high activity both in the reaction of benzene hydrogenation and ethane hydrogenolysis. A rise in temperrature of the reduction to 500-700°C leads to worsening catalytic and sorptive properties. Such changes can result from palladium recrystallization or possibly from the formation of surface complex between palladium and a reduced form of a carrier (Pd-Al2O2). Catalysts reduced regain their original activity after reoxidation 300-500°C and another reduction at 300°C. Adsorptive and catalytic properties of palladium supported on MgO depend on the pretreatment in O2 and in H2 and the impurities in the carrier. The temperature of reduction has very little influence on the properties of palladium supported on spectrally pure MgO. However, an increase in reduction temperature to 500°C causes a rapid decrease in hydrogen sorption and activity for palladium catalysts supported on MgO (98% purity) in which sulfur compounds were found. Sulfur compounds present in the carrier lead to the poisoning of palladium with S2- ions after hydrogen reduction at 500°C. However, the poisining is reversible and disappears after the exposure of samples at 500°C and low-temperature reduction.The activation of 5% Pd/Silicalite system in the oxidation atmosphere does not significantly change in its activity studied in the reaction of benzene hydrogenation. A rise in temperature leads to the formation of nonactive palladium silicide (Pd2Si), the presence of which was confirmed by X-ray studies. An addition of La2O3 to aluminium oxide causes an increase in thermal stability of Al2O3, yet the reduction of palladium catalysts supported on La2O3/Al2O3 at 500°C decreases dispersion of metal and its activity in the reaction of ethane hydrogenolysis as a result of strong interaction of palladium with La2O3 present in the carrier. An addition of lead to palladium catalysts significantly improves their selectivity in the reaction of acetylene hydrogenation to ethylene. The reduction of catalysts Pd-Pb/Al2O3 and Pd-Pb/Silicalite (5% wt Pd, ratio Pd/Pb=3.5) in the temperature range 300-700°C leads to the formation of intermetallic compounds Pd3Pb2 and Pd3Pb. On this kind of centres ethylene is not adsorbed and acetylene adsorbes probably in the molecular form loosely connected with the surface. High selectivity of systems Pd-Pb/carrier in the alkynes hydrogenation can simply result from the presence of such intermetallic compounds. An addition of bismuth to the carriers of palladium catalysts causes an increase in selectivities of these systems in the reaction of glucose oxidation to gluconic acid. An increase in the selectivity of Pd-Bi/SiO2 catalysts can result from the formation of intermetallic compounds of BiPd and Bi2Pd. The addition of bismuth to those systems can also prevent surface oxidation of palladium, which was confirmed using the technique of temperature programmed oxidation.

Słowa kluczowe

PL

układ Pd/nośnik; właściwości adsorpcyjno-katalityczne; układ Pd-Me/nośnik

EN

system Pd/support; catalytic adsorptive properties; system Pd-Me/support

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2002
• Tom: Z. 314
• Strony: 3--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 135 poz.

Twórcy

autor

Karski S.

• Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Wydział Chemiczny Politechnika Łódzka

Bibliografia

• 1. Schwab G.M.: Adv. Catal. 27, 1 (1978)
• 2. Solymosi R: Catal. Rev. 1, 233 (1967)
• 3. Bond G.C.: Trans. Faraday Soc. 52, 1235 (1956)
• 4. Tauster S.J., Fung S.C., Garten R.L: J. Amer. Chem. Soc. 100. 170 (1978)
• 5. Tauster S.J., Fung S.C., Baker R.T.K., Horsley J.A.: J. Catal. 55, 29 (1978)
• 6. Beutel T., Siborov V., Tesche B., Knózinger H. : J. Catal. 167. 379 (1997)
• 7. Symposium on Metal - Support Interactions, 189 ACS Meeting, Miami Beach, Florida, U.S., 1985 Materiały opublikowane w “Strong Metal - Support Interactions” (R.T.K. Baker et al., Eds.) ACS Symposium Series 298, Washington 1986
• 8. Wanke S.E., Adamiec J., Fiedorów R.M.J.: Actas Sytmp. Iberoam. Catal. I, 107 (1986)
• 9. Den Otter G.I., Dautzenberg F.M.: J. Catal. 53, 116 (1978)
• 10. Kunimori K., Ikeda V., Soma M. Uchijima T.: J. Catal. 79, 185 (1983)
• 11. Ruckenstein E., Chu V.F.: J. Catal. 59, 109 (1979)
• 12. Cairus I.A., Baglin J.E.E., Clark S.J., Ziegler J.F.: J. Catal. 83, 301 (1983)
• 13. Schwank J., Shastri A.G., Lee I.V.: ACS Symp. Ser. 298. 182 (1986)
• 14. Bakin R.J., Kasatkina I.A., Sawielewa G.A., Sass A.S., Sinszewa L.S.: Kinet. Katal. 27, 411 (1986)
• 15. Dautzenberg F.M., Wolters H.B.M.: J. Catal. 51., 26 (1978)
• 16. Weller S.W., Montagno A.A.: J. Catal. 21, 303 (1971)
• 17. Tang R., Wu R., Lin L.: J. Catal. 94, 558 (1985)
• 18. King B.V., Freund F.: Phys. Rev. 29, 5814 (1984)
• 19. Martens R. Gentsch H., Freun F.: J. Catal. 44, 366 (1976)
• 20. Meriandean P., Dutel J.F., Dufauk M., Naccache C.: Stud. Surf. Sci. Catal 11 , 95 (1982)
• 21. Trovarelli A., de Leitenburg C.: J. Catal. 156, 171 (1995)
• 22. Vannice M.A.: J. Catal. 74, 199 (1982)
• 23. Solymosi F., Tomban I., Kocsis M.: J. Catal. 75, 78 (1982)
• 24. Vannice M.A., Wang S.V., Moon S.H.: J. Catal. Д , 152 (1981)
• 25. Ryndin Y.A., Hicks R.F., Bell A.T., Yermakov Y.I.: J. Catal. 70, 287 (1981)
• 26. Goetz J., Volpe M.A., Sica A.M., Gigola C.E., Tourouda R.: J. Catal. 167. 314(1997)
• 27. Ioannides T., Tsapatsis M., Koussathana M., Verykios X.E.: J. Catal. 152. 331 (1995)
• 28. Briggs D., Dewing J., Burden A.G., Moyes R.B., Wells P.H.: J. Catal. 65, 31 (1980)
• 29. Coloma F., Coronada J.M., Rochester C.H., Anderson J.A.: Catal. Lett. 51, 155 (1998)
• 30. Dandekar A., Vannice M.A.: J. Catal. 183, 344 (1999)
• 31. Ko F.I., Garten R.L.,: J. Catal. 68, 233 (1981)
• 32. Fan L., Fujimoto K.: J. Catal. 150. 217 (1994)
• 33. Burch R., Flambard A.R.: J. Catal. 78, 389 (1982)
• 34. Bracey J.D., Burch R.: J. Catal. 86, 384 (1984)
• 35. Burch R., Flambard A.R.: React. Kinet. Catal. Lett. 17, 23 (1981)
• 36. Sinfelt J.H.: Catal. Rev. 3, 175 (1969)
• 37. Sugimoto M., Katsuno H., Flayasaka T., Ishikawa N., Hirasawa K.: Appl. Catal. 102. 167 (1993)
• 38. Worley S.D., Rice C.A. Mattson G.A., Curtis C.W., Guin J.A., Tarrer A.R.: J.Phys. Chem. 86, 2714 (1982)
• 39. Huizinga T., Prins R.: J.Phys. Chem. 85, 2156 (1981)
• 40. Iwaki T., Katsuta K., Maira M.: J. Catal. 68, 492 (1981)
• 41. Horsley J.A.: J. Amer. Chem. Soc. 101, 2870 (1979)
• 42. Kao C.C., Tsai S.C., Bahl M.K., Chung V.W., Lo W.J.: Surf. Sci. 95, 1 (1980)
• 43. Hermann J.M.: J. Catal. 118. 43 (1989)
• 44. Jansen A.P.J., van Santen R.A.: J. Phys. Chem. 94, 6764 (1990)
• 45. Yoshitake H., Iwasawa Y.: J. Phys. Chem. 96, 1329 (1992)
• 46. Raupp G.B., Dumesic J.A.: J. Catal. 95, 85 (1985)
• 47. Raupp G.B., Dumesic J.A.: J. Phys. Chem. 88, 660 (1984)
• 48. Bracey J.D., Burch R.: J. Catal. 86, 384 (1984)
• 49. Akuburio E.C., Verykios X.E.: J. Catal. 103, 320 (1987)
• 50. Akuburio E.C., Verykios X.E.: J. Catal. 113. 106 (1988)
• 51. Akuburio E.C., Verykios X.E.: J. Phys. Chem. Solids 50, 17 (1989)
• 52. Akuburio E.C., Verykios X.E.: Appl. Catal. 46, 297 (1989)
• 53. Akuburio E.C., Ioannides T., Verykios X.E.: J. Catal. 116, 590 (1989)
• 54. Ioannides T., Verykios X.E.: J. Catal. 145.479 (1994)
• 55. Zhang Z., Kladi A., Verykios X.E.: J. Catal. 148. 737 (1994)
• 56. Solymosi F., Tombacz I., Koszta J.: J. Catal. 95, 578 (1985)
• 57. Yoshitake H., Iwasawa Y.: J. Phys. Chem. 96, 1329 (1992)
• 58. Bolyholder G.J.: J. Phys. Chem. 68, 2772 (1964)
• 59. Karpiński Z., Gandhi S.N., Sachtler W.H.M.: J. Catal. 141. 337 (1993)
• 60. Homeyer S.T., Karpiński Z., Sachtler W.H.M.: J. Catal. 123. 137 (1990)
• 61. Lavsen G., Haller G.L.: Catal. Lett. 3, 103 (1989)
• 62. Santos J., Phillips J., Dumesic J.A.: J. Catal. 81_> 147 (1983)
• 63. Vannice M.A., Hasselbring L.C., Sen B.: J. Catal. 95, 57 (1985)
• 64. Vannice M.A., Hasselbring L.C., Sen B.: J. Phys. Chem. 89, 2972 (1989)
• 65. Braunschweig E.J., Logan A.D., Datye A.K., Smith D.J.: J. Catal. 118. 227 (1989)
• 66. Bernal S., Calvino J.J., Caugui M.H., Cifredo G.A., Jabocho A., Rodriguez-Izquierdo J.M.: Appl. Catal. 99, 1 (1993)
• 67. McCabe R.W., Usmen R.K., Ober К., Gandhi H.S.: J. Catal. 151, 385 (1995)
• 68. Bitter J.H., Seshan K., Lercher J.A.: J. Catal. 171. 279 (1999)
• 69. Gorte R.J., Co C.S.: J. Catal. 90, 59 (1984)
• 70. Simoens A J. Baker R.T.K., Dwyer D.J., Lund C.R.F., Madon R.J.: J. Catal. 86, 359 (1984)
• 71. Kunimori K., Okoichi Z., Uchijima T.: Chem. Lett. 15, 13 (1980)
• 72. Kunimori K., Ikpeba Y., Soma M. Uchijima T.: J. Catal. 79, 185 (1983)
• 73. Adamiec J„ Fiedorów R.M.J., Wanke S.E.: J. Catal. 95, 492 (1985)
• 74. Wang J., Lercher J.A., Haller G.L.: J. Catal. 88, 18 (1984)
• 75. Adamiec J., Wanke S.E., Tesche B., Klengler U.: Studies in Surface Science and Catalysis (B. Imielik et al., Eds.) Vol. 11 p. 77 Elsevier, Amsterdam, 1982
• 76. Moss R.L., Pope D., Davis B.J., Edwards D.H.: J. Catal. 58, 206 (1979)
• 77. Menon P.G., Forment G.F.: J. Catal. 59, 138 (1979)
• 78. Menon P.G., Forment G.F.: Appl. Catl. I, 31 (1981)
• 79. Besson M., Lahmer F., Gallezot P., Fuertes P., Fléché G.: J. Catal., 152. 116(1995)
• 80. Abbadi A., van Bebbuk H.: J. Mol. Catal., 92, 111, (1995)
• 81. Abbadi A., van Bebbuk H.: Appl. Catal., 124,409, (1995)
• 82. Brônimann C., Boduar Z., Hug P., Mallat T., Baiker A.: J. Catal., 150. 199 (1994)
• 83. Hayashi H., Sugiyama S., Katayama Y., Kawashiro K., Shigemoto N.: J. Mol. Catal., 91, 129(1994)
• 84. Tsuino T., Ohigashi S., Sugiyama S., Kawasshiro K., Hayashi H.: J. Mol. Catal., 71, 25 (1992)
• 85. Kimura H., Tsuto K., Wakisaka T., Kazumi Y., Inaya Y.: Appl. Catal. A, 96, 217 (1993)
• 86. Kimura H., Tsuto K., Wakisaka T., Kazumi Y., Inaya Y.: Appl. Catal. A, 96, 228 (1993)
• 87. Kimura H., Kimura A., Kokubo I., Wakisaka T., Mitsuda Y.: Appl. Catal. A, 95, 143 (1993)
• 88. Mallat T., Bodnar Z., Baiker A., Greis O., Strbig H., Relier A.: J. Catal., 142. 297(1993)
• 89. Mallat T., Allmendiger T., Baiker A.: Appl. Surf. Sci., 52, 189 (1991)
• 90. Garcia R., Besson M., Gallezot P.: Appl. Catal. A, 127. 165 (1995)
• 91. Verdeguer P., Merat N., Gaset A.: J. Mol. Catal., 85, 427 (1993)
• 92. Lindlar H.: Helv. Chim. Acta, 35,446 (1952)
• 93. Lindlar H., Dubuis R.: Org. Synth., 46, 89 (1966)
• 94. Sinfelt J. Y., “Bimetallic catalytsts”, Wiley, New York, 1983
• 95. Sachtler W. M. H.: Catal. Rev., Sci. Eng., 14, 193 (1976)
• 96. Sachtler W. M. H., van Santern R. A.: Adv. Catal., 26, 69 (1977)
• 97. Palazow A., Boner Ch., Kadinov G., Shopov D., Lietz G., Vôlter J.: J. Catal., 71, 1 (1981)
• 98. Ponec V.: Adv. Catal., 32, 149 (1983)
• 99. Moss R. L„ Whalley L.: Adv. Catal., 22, 115 (1972)
• 100. Bond G. C., Allison E. G.: Catal. Rev.: 2, 233 (1973)
• 101. Clarke J. K. A.: Chem. Rev., 21, 291 (1975)
• 102. Fleisch T. H., Hieks R. F., Bell A. T.: J. Catal., 87, 398 (1984)
• 103. Spencer M. S.: J. Phys. Chem., 88, 1046 (1984)
• 104. Sadeghl H. R., Henrich V. E.: J. Catal, 87, 279 (1984)
• 105. Ko C. S., Corte R. J.: Surface Sci., Ш , 296 (1985)
• 106. Demmin R. A., Ko C. S., Corte R. J.: J. Phis. Chem.., 89, 1151 (1985)
• 107. Juszczak W., Karpiński Z., Ratajczykowa J., Stanasiuk Z.: Proc.9th Intern. Congr. Catalysis, Calgary, vol. 3 (1988)
• 108. Wanke S. E„ Flynn P. C.: Catal. Rev., 12, 93 (1975)
• 109. Fiedorow R. M. J., Wanke S. E.: J. Catal., 43, 34 (1976)
• 110. Lieske H., Lietz G., Spinder H., Vblter J.: J. Catal., 8JL, 8 (1983)
• 111. Foger K., Jaeger H.: J. Catal., 92, 64 (1985)
• 112. Callender W. L., Miller J. J.: Proc. 8,h Int. Cong. Catal., Berlin, Veinheim Volz, p. 491 (1984)
• 113. Pat. USA 3140167 (1962)
• 114. Pat. RFN 1137433 (1962)
• 115. Rylander P. N.: „Catalytic Hydrogenation in Organic Synthèse”, Academic Press, New York, 1979
• 116. Cerrency L., Heral V., Ruzicka V.: Chem. Listy, 68, 1285 (1974)
• 117. Palczewska W., Ratajczykowa L, Szymerska I., Krawczyk M.: Proc. 8th Int. Cong. Catal., Berlin, Veinheim Volz, p. 4173 (1984)
• 118. van Santen R. A., Sachtler W. M. H.: J. Catal., 33, 2002 (1974)
• 119. Lis T.: Acta Cryst., £40, 374 (1984)
• 120. Paryjczak T.: “Gas chromatography in adsorption and catalysis”, PWN, Warszawa, 1986
• 121. Imamura H., Igowa K., Sakata Y., Tsuchiya S.: Bull. Chem. Soc. Jap., 69, 325 (1996)
• 122. Imamura H., Igowa K., Kasuga Y., Sakata Y., Tsuchiya S.: J. Chem. Soc. Faraday Trans., 90, 2119 (1994)
• 123. Solymosi F., Pasztor M., Rakhely G.: J. Catal., 110. 430 (1988)
• 124. Church J. S., Cant N. W., Trimm D. L.: Appl. Catal., 105. 101 (1993)
• 125. Sprys I. W., Mencik Z.: J. Catal., 40, 290 (1975)
• 126. Bronger W.: J. Less. Comm. Met., 12, 63 (1967)
• 127. Darling A. S., Selman G. L., Rushforth R.: Plat. Metals Rev., 14, 54 (1970)
• 128. Paryjczak T., Karski S., Szymura J.: Zesz. Naukowe PL - Chemia nr 43, 75 (1991)
• 129. Karski S. : Zesz. Naukowe PL - Chemia nr 43, 128 ( 1991 )
• 130. McGown W. T., Kemball Ch., Scurrel M. S.: J. S. C. Faraday I, 73, 632 (1977).
• 131. Karski S.: Zesz. Naukowe PL - Chemia nr 43, 491 (1991)
• 132. Johnson M. F. L., Keith C. D.: J. Phys. Chem., 67, 200 (1963)
• 133. Jaworska-Galas Z., Wrzyszcz J.: Int. Chem. Eng., 6, 604 (1966)
• 134. Weller S. W., Montagna A. A.: J. Catal., 20, 394 (1971)
• 135. Kogler H., Quek S.: Chem. Tech., 14, 541(1962)