С.Р. Конуспаев*, Ә. Нұрлан

(1)

ХҒТАР 31.21.17

**С.Р. Кпнутраев*, Ә. Нұслан**

Әль-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті, Алматы, Қазақстан

*Байланыс үшін автор: [email protected]

Au-Rh /ASA катализатпсын дайындау әдітініо бензплды гидслеу сеакциятына әтесі

Аодатра. Бензпл мен тплуплдыо жпғасы меншікті бетке ие ампсфты тинтетикалық алямптиликат (ASA, таудалық атауы Siral-40) татымалдағышына птысғызылған спдий жюне алтын катализатпсын қплданыр, этанплда, тутек қытымында гидслену нютижеті талыттысылды. Катализатпслас екі түслі юдітрен дайындалды: ылғал тыйымдылығы бпйынша тіоісу жюне кпллпидтық юдіт. Спндай-ақ, катализатпслас тіодісу асқылы екі нұтқада дайындалды: спдий мен алтын тұздасын біс уақытта тіодісу жюне алдымен біс металдыо тұзын, тпдан кейін екінші металды сетімен тіоісу. Катализатпслас индуктивті байланытқан рлазма-пртикалық эмиттиѐлық тректспткприѐ (ICP-OES) юдітімен зесттелді. Бензплды телективті гидслеу үшін ылғал тыйымдылығы бпйынша тіодісу асқылы дайындалған катализатпслас ео тиімді екендігі анықталды.

Катализатпсдыо белтенділігі катализатпс бетіндегі бензпл мен тплуплды белтендісу үшін қатетті спдий мөлшесіне байланытты. Кпллпидтық юдітрен дайындалған катализатпсласда белтенді спдий металы кеуектесдіо ішіне енір, алтын катализатпсдыо бетінде қалатындықтан пныо белтенділігі төмен, ал тіодісу асқылы дайындалған катализатпсласдыо бетіндегі спдий мөлшесі тепсиѐлық мүмкіндікке жақын. Аталмыш тпоғы катализатпсда тплупл қатытында бензплды гидслеудіо телективтілігі 84% құсайды.

Түйін төздес: бензин, бензпл, тплупл, спдий, алтын, катализатпс, гидслеу.

DOI: https://doi.org/10.32523/2616-6771-2021-136-3-35-44

Кісітре

Споғы жылдасы бензинніо құсамындағы бензплдыо улылығын төмендету тынды экплпгиѐлық мютелеге байланытты бензплды гидслеу сеакциѐты жаоаша маоыздылыққа ие бплыр келеді. Мұныо тебебі, бензин автпкөліктесдіо қпзғалтқыштасында шала жанғанда кпнцеспгенді зат бензиприсен түзілілетіндігінен екендігі белгілі. Бензинніо таратына байланытты қпйылыр птысған Еусп-ттандасттасы 1992 жылы күшіне енген Еусп -1 ден батталыр 2015 жылғы Еусп-6 дейін алты татыдан тұсады. 2018 жылдыо 1 қаотасынан баттар Қазақттанда К4 (Еусп-4) экплпгиѐлық клатынан төмен бензин мен дизель птынын өндісуге жюне татуға тыйым талынатындығы жптрасланған *1+. Еусп-4 жюне Еусп-5 клатты бензнніо құсамында бензпл мөлшесі 1%-дан атрау кесек, бісақ пласдыо құсамындағы күкіст мөлшесінде айысмашылық бас, ѐғни Еусп-5 талабы бпйынша күкіст мөлшесі алдынғытынан 5 ете төмендетілген (50ppm- нен 10 ppm-ге). АҚШ жюне Жарпниѐ тиѐқты дамыған елдесде Еусп-6 татыты псындалыр, қпсшаған пстаға шығатын қалдықтас 99%-дейін төмендетілір, өкреніо қатеслі ітігі, жүсек аусуласы, демікре қатаслы аусулас келетін қауіртес айтаслықтай төмендетілген *2+.

Бензинніо таратын аталған талартасға тюйкеттендісу үшін, жақын жылдасдан бесі көртеген зесттеушілес бензинніо құсамындағы бензплдыо мөлшесін төмендету бағытында жаталған зесттеулесін ұтынуда*1-9]. *3+ автпсласы аспматты жюне нафтен көмістутектесініо тақиналасын ашуды мптпс птындасыныо таратын жақтасту юдіті сетінде қасаттысған.

Бензиндесде ди - жюне тсиалкилциклпгектандас тиѐқты мпнпциклді қптылыттасдыо ашылуы жпғасы пктанды кпмрпненттесді (С7–С10 изпрасафиндесді) тинтездеуге мүмкіндік бесетіндігін анықтаған. Зесттеушілес тақиналасды ашу үшін пктид жюне цеплит негізіндегі катализатпсласды қплданған. *4+ автпсласы бензпл, тплупл жюне ктилпл (БTК) қптратындағы

ВЕСТНИК ЕНУ имени Л.Н. Гумилева. Сесиѐ Химиѐ. Гепгсафиѐ. Экплпгиѐ № 3(136)/2021 35 BULLETIN of L.N. Gumilyov ENU. Chemistry. Geography. Ecology Series

(2)

бензплды юстүслі көмістек катализатпсласда, 130~190°C, тутектіо қытымы 2,3 ~5,2 Па жюне бензплдыо мөлшесі 2 ~8 (көлем) % диаразпн асалықтасында гидслеген. Нютижетінде Ni- гсафен үшін ео жпғасы белтенділік 190 °C кезінде байқалған, кпнвестиѐты 94% - дан атқан.

Циклпгектанға ео жпғасы телективтілік (> 60%) 170 °C темресатусада Ni/ белтендісілген көміс катализатпсында байқалған. Күш-заоы жюне Лэнгмяс- Хиншельвуд мпделдесі асқылы кинетикалық расаметслесін анықтау нютижетінде, алынған мюндес бұл екі мпделге де тюйкет келген. *5+ автпсласы катализатпс сетінде цесий пктидіне птысғызылған спдий(0) нанпбөлшектесін (Rh NPs/CeO2) қплданыр, бөлме темресатусатында таза бензплды гидслеген.

Бұл катализатпс ылғалды пстада цесий тптығыныо бетінде Rh⁺³ ипнын тптықтыздандысу асқылы алынған. Rh NPS/CeO² катализатпсы бензплды жеоіл жағдайда гидслеуде жпғасы белтенділікке ие екендігі анықталған. Атар айтқанда, аталмыш катализатпсмен бензплды есіткіштіз пстада, тутек қытымы 3 бас жюне 25,0 ± 0,1℃ жағдайында гидслегенде айналым жиілігі (TOF Turnover frequency ) 495 тағ^-1 мюнін көстеткен. Rh NPS/CeO2 катализатпсы титан, цискпний жюне гафниймен талыттысғанда жпғасы каталитикалық белтенділікке ие бплған. *6+

автпсласы бензплды телективті гидслеу үшін Аl/ мезп-микспкеуекті гибсид матесиалына птысғызылған никель катализатпсын қплданған. Никель птысғызылған кпмрпзиттес ылғалды тіодісу юдітімен дайындалған. Цеплиттіо табиғатын, сеакциѐ темресатусаты жюне сеактанттасдыо талыттысмалы қытымын анықтау мақтатында, катализатпслас Фусье- тсантфпсмациѐлық инфсақызыл тректспткприѐ, сентгендік ұнтақ дифсакциѐты, тканеслі электспнды микспткпр (СЭМ) жюне N² адтпсбциѐ-детпсбциѐ юдіттесі асқылы тиратталған.

Нютижетінде, Al-MCF-цеплит гибсидтесіне птысғызылған никель нанпбөлшектесі тиімді нютиже көстеткен. Спнымен қатас, Ni/Al-M-MOR катализатпсы баслық темресатуса асалығында (150

~210℃) көснекті белтенділік жюне жпғасы телективтілікті көстеткен. Ni/АІ-М-13Х 170℃

жағдайында 83% телективтілікке ие бплған. [7] Автпсласы сифпсминг бензинніо құсамындағы бензплдыо мөлшесін төмендету мақтатында, зпль-гел юдіті асқылы никелді SiO2, SiO2−Al2O3, жюне Al2O3 татымалдағыштасына птысғызыр катализатпслас дайындаған. Катализатпсдыо тиімділігін бағалау тюжісибеті 398−473 K жюне атмптфесалық қытымда тұсақты қабатты үздіктіз микспсеактпсда, сифпсминг бензинініо ағынында жүсгізілген. Катализатпсласдыо физика- химиѐлық қатиеттесіне Рентгендік дифсақциѐ (XRD), өсіттіо электспнды эмиттиѐты (FESEM), энесгиѐ-дитресттік сентген тректспткприѐты (EDS-map), H²−адтпбциѐты, жюне N² адтпсбциѐ/

детпсбциѐты қатаслы юдіттес асқылы талдаулас жаталған. Катализатпсласдыо белтенділігі Н2/бензпл мпльдік қатынаты жюне сеакциѐ жылдамдықтасы асқылы тиратталған. Ni/SiO2-b, Ni/SiO2-c, жюне Ni/FDU12 катализатпсласы 423 K темресатусатында бензпл мөлшесін (көлем бпйынша) 1 % -дан төмендеткен. Тплуплдыо ео жпғасы кпнвестиѐты Ni/MSA жюне Ni/Mil-53(Al) катализатпсласында байқалған бплта, бензплдыо ео жпғасғы кпнвестиѐты 423 K -де Ni/SiO² катализатпсында жүзеге атқан. Төмен Н2/бензпл қатынаты жюне кеоіттік жылдамдығы жағдайында, бензпл мплекулатыныо гидслену мүмкіндігі айтаслықтай жпғасылаған. Ni/SiO2-c катализатпсында телективті гидслеу нютижетінде RON мюні аздар төмендеген. *8+Автпсласы биметаллды метал рсекустпсласын беттіо нөлдік засѐд нүктетіне (PZC) талыттысмалы сН мюнін өзгесту асқылы қасама-қасты засѐдталған татымалдағышқа (SiO2) бесік байланыттысылыр, біс мезгілде күшті электспттатикалық адтпсбциѐ (Co-SEA) асқылы дайындалған Pd-M/SiO² (M = Pt, Ni, Cu, Co) катализатпсласы тусалы мюліметтес ұтынған.

Алынған катализатпс бензпл мен тплуплды гидслеу сеакциѐтынада тыналған, юсі аталмыш катализатпслас біс уақытта құсғақ тіоісу юдіті асқылы дайындалған катализатпсласмен талыттысғанда жпғасы айналым жиілігін (TOF) көстеткен. Бұл Pd-M/SiO2 бетіндегі көр мөлшесдегі Pd δ⁺ электспн жетітрейтін аймақтасыныо бплуынан, ѐғни бұл бөліктес электспнға бай бензпл жюне тплуплға поай адтпсбциѐланатындығынан дер межеленген. Спндай-ақ, біс мезгілде күшті электспттатикалық адтпсбциѐ (Co-SEA) асқылы дайындалған катализатпслас жпғасы тұсақтылыққа ие жюне алты сетке дейін қайта қплданылғанда белтенділігінде

36 № 3(136)/2021 Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабасшыты.Химиѐ. Гепгсафиѐ. Экплпгиѐ тесиѐты

(3)

айтаслықтай төмендеу бплмайтындығын анықтаған *8+. Бісақ бұл мақалада катализатпсдыо телективтілігін қасаттысу көзделмеген.

Мақалада * 9+ ампсфты тинтетикалық алямптиликат татымалдағышына жюне титанныо пктидіне птысғызылған спдий-алтын биметалды катализатпсласыныо (Au- Rh /ASA жюне Au- Rh / TiO²) белтенділігін талыттысу нютижетінде алдынғы катализатпсдыо белтенділігі ТіО² -не птысғызылған катализатпсға қасағанда бісшама жпғасы екендігін жазған бплатынбыз. Спндай- ақ, кпллпидтық жюне ылғалды тіоісу юдітімен дайындалған катализатпсласдыо белтенділігін талыттыса келе, тіоісу юдітімен дайындалған катализатпсдыо белтелділігі мен телективтілігі жпғасы екендігін мюлімдегенбіз.

Мақаламызда, ылғалды тіоісудіо екі түслі юдітімен, атар айтқанда, екі металды бісінен тпо бісін сетімен (Au@Rh / ASA) тіоісу жюне қатас тіоісу юдіттесімен жюне кпллпидтық юдітрен дайындалған (Au+Rh/ASA) катализатпсласдыо тираттамаласдын жюне аталмыш катализатпсласмен бензплды жюне тплуплды гидслеу сеакциѐласыныо нютижелесін ұтыныр птысмыз.

Зесттеу әдіттеметі

Катализатпсласды дайындау әдіті

Алтын-спдий биметалдық катализатпсы үшін татымалдағыш сетінде Фсанциѐныо Липн-1 унивеститетініо Катализ жюне қпсшаған пстаны қпсғау инттитутында жаталған ампсфты тинтетикалық алямптиликаты (ASA) қплданылды. Оныо құсамдық қатынаты Al²O³ : SiO² = 60:40, аляминий жюне ксемний пктидтесініо қптындыты 75 %, батқа пктидтес 25% дейін, көмістегі 0,2

%, теміс пктидтесі 0,01 %, натсий пктидтесі 0,01 %, тығыздығы 250-450 г/л, дитресттілігі 50 мкм, БЭТ юдітімен анықталған меншікті беттік ауданы 500 м²/г жюне кеуек көлемі 0,90 тм3/г.

Синтетикалық ампсфты аляминптиликаттас асатында ASA ео жпғасы меншікті беттік ауданға жюне қышқылдыққа ие.

Катализатпсды дайындаудан бұсын Siral-40 400°C темресатусада 4 тағат бпйы қыздысылды. Салқындағаннан кейін күйдісілген тиликагель тплтысылған эктикатпсда тақталды.

Сисалдыо белгілі біс мөлшесін ретси ыдытына талыр, ылғалдық тиымдылығы негізінде ратта райда бплғанға дейін ту құйылды. Сисалдыо қажетті мөлшесі өлшенір, пныо көлемі анықталды. Сисалдыо ылғал тыйымдылығына тюйкет ту мөлшесінде спдий мен алтын тұздасыныо (RhCl3 жюне H2AuCl6) қажетті мөлшесі есітілді. Біс мезгілде тіодісу кезінде (Au+Rh/ASA асқылы таобаланды) тұздас бісге есітілір, кезео-кезеомен тіодісу кезінде (Au@Rh/ASA белгітімен көстетіледі) ту екі бөлікке бөлінір, жастытында спдий тұзы, ал екінші жастытына алтынныо тұзы есітілді.

Кпллпидтық юдітте рпливинил тристі ПВС (Sigma Aldrich, M = 10000) тұсақтандысғыш жюне натсий бпсгидсиді NaBH⁴ тптықтыздандысғыш сеагенттес сетінде райдаланылды.

Реакция қптратыныо құсамын анықтау әдіттеметі

Гидсленген сеакциѐ қптратыныо құсамы (бензпл, тплупл) хспматпгсафиѐлық юдітрен зесттелді. Реакциѐ қптратын гидслеу басытында жұмталған тутегі көлемініо етертелген мөлшесін тіоісу кезінде баттарқы қптылыттас қалмайды, тпндықтан тіоісілген тутектіо гидслеу қпндысғытыныо бясеткаты асқылы өлшенген көлемі баттарқы заттыо гидсленгендігінен тплық мюлімет беседі дер танаймыз.

Гидслеу қпндысғыты

Гидслеу аснайы жпғасы қытымды кинетикалық қпндысғыда жүсгізілді. Гидслеу қпндысғыты автпклав, бясетка жюне тесмпттат қатаслы бөлшектесмен жабдықталған.

Реакциѐны кез-келген белгіленген қытым (0,1-15,2МПа) жюне темресатусада жүсгізуге, тпндай-ақ,

(4)

біслік уақыт ішінде тутектіо жұтылу жылдамдығын өлшеуге мүмкіндік беседі. Гидслеу сеакциѐты автпклавтыо ішінде жүсгізілді, пл үшін катализатпс, гидсленетін зат жюне есіткіш біс уақытта автпклавқа құйылыр, қпндысғы жүйеті үш сет тутек газымен үсленген тпо тплтысылады, тесмпттат көмегімен жүйені қажетті темресатусаға келтісір алған тпо асалаттысғыш жюне текундтық өлшегіш тағаты ітке қптылыр тутектіо жұтылу мөлшесі жюне жылдамдығы бясетка шкалаты асқылы анықталыр птысады.

Біздіо зесттеуіміздегі тиртік сеакциѐлас 40 атм, 80^пС, этанплды есіткіш ете птысыр гидсленетін заттыо (бензпл немете тплупл) 2 мл мөлшесі қплданылу асқылы жүсгізілді.

Нәтижелес мен талқылаулас

Сіоісудіо екі түслі юдітімен ѐғни екі металды бісінен тпо бісін сетімен (Au@Rh /ASA) тіоісу жюне қатас тіоісу (Au+Rh/ASA) юдіттесімен дайындалған катализатпсласдыо бетіндегі металдасдыо мөлшесі индуктивті байланытқан рлазма-пртикалық эмиттиѐлық тректспметс (ICP-OES) көмегімен анықталды. Сректслес Липн - 1 унивеститетініо катализ жюне қпсшаған пстаны қпсғау инттитутында түтісілді. Спндай-ақ, катализатпсласдыо бензинніо құсамындағы батқа аспматты қптылыттасдыо ішінен бензплды телективті гидслеуге қабілеттілігін анықтау мақтатында, дайындалған катализатпсласдыо қатиеттесі бензпл мен тплуплды гидслеу сеакциѐласы асқылы бағаланды.

Катализатпсласдыо тираттаматы

Дайындалған катализатпсласдыо бетініо рлазма-пртикалық эмиттиѐлық тректспметс (ICP- OES) асқылы анықталған құсамы төмендегі кеттелесде көстетілді.

Кетте 1 Кпллпидтық әдітрен дайындалған катализатпс бетініо құсамы

Катализатпс Au (%) Rh (%)

Тепсиѐлық Псактикалық Тепсиѐлық Псактикалық

Au@Rh/ASA 1,95 1,5 1,05 0,58

Au+Rh/ASA 1,95 1,83 1,05 0,63

Au@Rh/ASA катализатпсыныо беттегі құсамын қасаттыстақ, алтынныо тұзынан (H²AuCl⁶) 1.95% алтынды татымалдағыш бетіне птысғызған кезде, бетте 1.5% алтын анықталды, ѐғни алтынныо 76,9 % мөлшесі птысғызылды. Рпдийға келтек, пныо хлпслы тұзынан (RhCl3) 1.05%

спдийді птысғызғанда бетте 58% спдий анықталды, ѐғни пныо птысғызылған мөлшесі 55.4%.

Бұдан алтын мен спдий атпмдасыныо татымалдағыштыо ішкі кеуек беттесіне диффузиѐланғандығын көсуге бплады.

Au+Rh/ASA катализатпсы, ѐғни алтын мен спдий біс уақытта птысғызылған катализатпс жөнінен айтқанда, катализатпс бетінде 93.8% алтын жюне 60% спдий анықталды. Бұл біс уақытта птысғызған кезде, металдасдыо татымалдағыштыо ішкі беттесіне (кеуектесіне) ену мөлшесініо азайғандығын көстетеді. Мұны спдий мен алтын ипндасыныо мецелла қалыртаттысыр кпллпид түзгендігініо ютесінен дер тұжысымдауға бплады. Түзілген кпллпид бөлшектесініо өлшемі пласдыо диффузиѐлану қабілетіне ютес етеді. атар айтқанда, спдийдіо тасалу қабілеті алтыннан жпғасы екендігін көсуге бплады.

2-кеттеде татымалдағыштыо ылғал тыйымдылығы бпйынша тіодісу юдіті асқылы алынған катализатпслас бетініо рлазма-пртикалық эмиттиѐлық тректспметс (ICP-OES) асқылы анықталған құсамы көстетілген.

(5)

Кетте 2 Сіодісу әдітімен дайындалған катализатпсласдыо бетініо құсамы

Катализатпс Au (%) Rh (%)

Тепсет. Псактик. Тепсет. Псактик.

Au@Rh/ASA 1,95 1,135 1,05 0,83

Au+Rh/ASA 1,95 1,335 1,05 0,88

Кпллпидтық юдітрен дайындалған катализатпсмен талыттысғанда, татымалдағыш бетіндегі спдийдіо мөлшесі тепсиѐлық етертелген мөлшесге жақындайды. Атар айтқанда, татымалдағыш бетінде 58,2% алтын анықталта, анықталған спдийдіо мөлшесі 79,0% құсайды. Кпллпидтық катализатпс жағдайында, кесітінше, беттегі алтынныо мөлшесі көр, ал спдий ішкі бетке өткендігі байқалады.

Дайындалған катализатпсласды қплданыр бензплды және тплуплды гидслеу нәтижелесі Дайындалған катализатпсласдыо қызметіне бензплды жюне тплуплды гидслеу сеакциѐласы асқылы талдау жаталды.

Келеті тусеттен Au@Rh/ASAкатализатпсын қплданыр этанплда бензпл мен тплуплды гидслеу қитықтасын көсуге бплады. өзаса жақын, ѐғни 5 мл Н²/мин шаматында.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

dV0/dt, ml H2/min

V0, ml H2

Benzène Toluène

Сусет 1. Бензпл мен тплуплды кпллпидтық әдітрен дайындалған Au@Rh/SIRAL-40, катализатпсында гидслеу қитығы, 40атм, 80^пС, этанплда (2 мл бензпл, 2 мл тплупл)

Сусеттен кпллпидтық юдітрен дайындалған Au@Rh/ASA катализатпсында этанплда бензпл мен тплуплды гидслеу қитықтасыныо өзаса жақын, ѐғни 5 мл Н²/мин шаматында екенін көсуге бплады. Бұдан катализатпсды қплданыр бензплды телективті гидслеу мүмкін емет екендігін тұжысымдауға бплады.

Au+Rh/ASAкатализатпсымен бензпл мен тплуплды гидслеу қитығы төмендегі 2-тусетте көстетілді.

(6)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

dV0/dt, ml H2/min

V0, ml H2

Benzène Toluène

Сусет 2. Бензпл мен тплуплды кпллпидтық әдітрен дайындалған Au+Rh/SIRAL-40, катализатпсында гидслеу қитығы, 40 атм, 80^пС, этанплда (2 мл бензпл, 2 мл тплупл)

Кпллпидтық юдітрен дайындалған Au+Rh/ASA катализатпсын қплданыр бензпл мен тплуплды гидслеу қитықтасынан (2-тусет) бензплдыо гидслену жылдамдығы тплуплдан шамалы жпғасы бплғанымен, телективтілігі төмен (66.7%).

Кпллпидтық екі түслі юдітрен дайындалған катализатпсласды қплданыр бензпл мен тплуплды гидслеу қитықтасына талдау жатау нютижетінде, бұл катализатпслас асқылы бензплды батқа аспматты қптылыттасдыо қатытында телективті гидслеу мүмкін емет екендігі тұжысымдалды.

Ылғалды тіоісу юдіті асқылы дайындалған Аu@Rh/ASAкатализатпсында бензпл мен тплуплды гидслеудіо кинетикалық қитығы төмендегі 3 -тусетте көстетілді.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

dV0/dt, ml H2/min

V0, ml

Benzène Toluène

Сусет 3. Бензпл мен тплуплды тіодісу асқылы дайындалған Аu@Rh/ASA катализатпсында гидслеу қитығы, 40 атм, 80^пС, этанплда (2 мл бензпл, 2 мл тплупл)

Катализатпсдыо белтенділігі (тусет-3) кпллпидтық юдітрен алынған катализатпсға қасағанда юлдеқайда жпғасы. Гидслеудіо мактималды жылдамдығы 55 мл Н2/мин - ге жетеді, ал ттаципнаслық аймақта жылдамдық 25 – 10 мл Н²/мин. Спндай-ақ, тплуплдыо гидслену жылдамдығы мактималды 13, ттаципнаслық 4 - 2 мл Н²/мин құсайды. Бұдан катализатпс бетінде спдий мөлшесініо көр бплуы (кетте-2) катализатпсдыо белтенділігі мен телективтілігін белгілейтіндігін көсуге бплады.

Аu +Rh/ASAкатализатпсында бензпл мен тплуплды гидслеу қитықтасы төмендегі 4-тусетте көстетілді.

(7)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

dV0/dt, ml H2/min

V0, ml

Benzène Toluène

Сусет 4. Бензпл мен тплуплды тіодісу асқылы дайындалған Аu+Rh/ASA катализатпсында гидслеу қитығы, 40 атм, 80^пС, этанплда (2 мл бензпл, 2 мл тплупл)

Сіодісу асқылы дайындалған Au+Rh/ASA катализатпсыныо бетінде 68,4% алтын жюне 83,8% спдий бас (кетте-2). Бұл катализатпсдыо белтенділігі (тусет -4) кпллпидтық юдітрен дайындалған катализатпсға қасағанда жпғасы. Бензплды гидслеудіо мактималды жылдамдығы 40 мл Н²/мин, ттаципнаслық 15 – 7 мл Н² / мин, ал тплуплды гидслеудіо мактималды жылдамдығы 7,5 жюне ттаципнаслық 4-2 мл Н2/мин. Бензплды гидслеудіо телективтілігі 84,2%

құсайды. Бұл нютижелесден де катализатпсдыо белтенділігі мен телективтілігін беттегі спдий мөлшесініо жпғасы бплуы белгілер тұсғандығын көсуге бплады.

Қпсытынды

Кпллпидтық екі түслі юдітрен дайындалған катализатпс да бензплды гидслеу сеакциѐтына қабілеттіз. Мұныо тебебі, спдий татымалдағыштасыныо ішкі кеуектесіне өтір, бетте алтын көбісек қалыр қпѐтындығынан дер тұжысымдалды. Ылғалды тіоісудіо екі түслі юдітін талыттысғанда, екі металды бісінен тпо бісін сетімен (Au@Rh / ASA) тіоісу асқылы дайындалған катализатпсда бензплдыо гидслену жылдамдығы 55мл/тек, тплуплдыо гидслену жылдамдығы мактималды 13мл/тек; қатас тіоісу (Au+Rh/ASA) юдітімен дайындалған катализатпсда бензплдыо гидслену жылдамдығы мактималды 40мл/тек, ал тплуплдікі 7.5мл/тек, бензплдыо гидслену телективтілігі 84.2% құсады. Катализатпсласдыо белтенділігі дайындау юдітіне байланытты, ѐғни тіоісу юдітімен дайындалған катализатпсласда бетте қалатын спдийдіо мөлшесі бісшама көбісек бплуы катализатпсдыо белтенділігін жпғасылатуға по ютесін тигізетіндігі анықталды.

Әдебиеттес тізімі

1. «Автпмпбиль жюне авиациѐлық бензинге, дизель жюне кеме птынына, сеактивті қпзғалтқыштасға асналған птынға жюне мазутқа қпйылатын талартас тусалы» [Электспнный сетуст]. -URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=37822581#pos=3;-70 (дата пбсащениѐ:

18.10.2021).

2. A technical summary of Euro 6/VI vehicle emission standards. [Электспнный сетуст]. -URL:

https://theicct.org/sites/default/files/publications/ICCT_Euro6/VI_standards (дата пбсащениѐ:

06.2016).

(8)

3. Kustov, L.M. Opening of the rings of aromatic and naphthene hydrocarbons: A new way of improving the quality of fuels //Catal. Ind. -2011, -Vol. 3. -Р. 358–369.

4. Mohammadian Z., Peyrovi M.H., Parsafard N. Catalytic performance and kinetics study of various carbonaceous supported nickel nanoparticles for atmospheric pressure competitive hydrogenation of benzene// Chemical Physics Letters. -2019. -Vol.71. – Р.367- 374.

5. Akbayrak Serdar. Rhodium(0) nanoparticles supported on ceria as catalysts in hydrogenation of neat benzene at room temperature., Journal of Colloid and Interface Science. -2018. -Vol. 530. - P.459–464.

6. Mohammadian Zahra, Mohammad Hasan Peyrovi, and Nastaran Parsafard,. Activity and Stability Evaluation of Nickel Supported over Al-Meso-Microporous Hybrids in Selective Hydrogenation of Benzene // Chemistry Select. -2019. -4(37), 11116– 11120.

7. Peyrovi M.H., Rostamikia T., Parsafard N. Competitive Hydrogenation of Benzene in Reformate Gasoline over Ni Supported on SiO2, SiO2−Al2O3, and Al2O3 Catalysts: Influence of Support Nature //Energy & Fuels. - 2018. 32(11).

8. Jingyi Yanga, Yanping Fana , Zhong-Li Lic , Zhikun Pengb, Jing-He Yangc, Baozhong Liua , Zhongyi Liub. Bimetallic Pd-M (M = Pt, Ni, Cu, Co) nanoparticles catalysts with strong electrostatic metal-support interaction for hydrogenation of toluene and benzene //Molecular Catalysis. -2020.

-Vol.492. -P. 110992.

9. Кпнутраев С.Р. , Шаймасдан М., Кпнутраева З.С., Ксебаева Л.У. Рпдий жюне спдий- алтын птысылғызган катализатпсласдыо бензплмен тплуплды гидслеу сеакциѐтындағы белтендiлiгi мен телективтiгi// Л.Н. Гумилев атындағы Еусазиѐ ұлттық унивеститетiнiо

«Хабасшыты». - 2019, - T.4. - №129. - С.38-46.

С.Р. Кпнутраев,А. Нуслан

Казахткий наципнальный унивеститет им. аль-Фасаби, Алматы, Казахттан

Влияние трптпба рсигптпвления катализатпса Au-Rh / ASA на сеакцию гидсиспвания бензпла

Аннптация. Пспведенп тсавнительнпе гидсиспвание бензпла и тплупла в этанпле рпд давлением впдпспда на спдии и зплпте, нанетенных на ампсфный тинтетичеткий алямптиликат (ASA, тпсгпвпе название Siral-40, т вытпкпй удельнпй рпвесхнпттья), рсигптпвленных двумѐ метпдами: рсприткпй рп влагпемкптти и кпллпидальным. Псичем катализатпсы рсприткпй гптпвили в двух васиантах: пднпвсеменнаѐ рспритка тплей спдиѐ и зплпта; рпэтарнаѐ тначала тпль пднпгп металла, рптпм втпспгп металла. Катализатпсы аттеттпваны метпдам рлазма- пртичеткпй эмиттипннпй тректспткприи, твѐзаннпй т индуктивнпттья (ICP-OES). Ппказанп, чтп наибплее рсиемлемыми длѐ телективнпгп гидсиспваниѐ бензпла пказалить катализатпсы, рсигптпвленные рсприткпй рп влагпемкптти. Активнптть катализатпса завитит пт кпличеттва спдиѐ на рпвесхнптти дпттурнпгп рпвесхнптти длѐ активации бензпла и тплупла. На катализатпсах, рсигптпвленных кпллпидальным метпдпм, активный металл спдий ухпдит внутсь рпс, а зплптп пттаеттѐ на рпвесхнптти, рпэтпму активнптть низкаѐ, в тп всемѐ как на катализатпсах, рсигптпвленных рсприткпй кпличеттвп спдиѐ на рпвесхнптти близкп к тепсетичетки впзмпжнпму. Селективнптть гидсиспваниѐ бензпла в рситутттвии тплупла на этпм катализатпсе тпттавлѐет 84%.

Ключевые тлпва: бензин, бензпл, тплупл, спдий, зплптп, катализатпс, гидсиспвание.

(9)

S.R. Konuspaev, A. Nurlan

Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan

Influence of the Au-Rh /ASA catalyst preparation method on the benzene hydrogenation reaction

Abstract. Comparative hydrogenation of benzene and toluene in ethanol under hydrogen pressure on rhodium and gold supported on synthetic amorphous aluminosilicate (ASA, trade name is siral-40) with a developed surface area prepared by two methods: impregnation by using the incipient wetness technique and colloidal method. Moreover, the catalysts were prepared by impregnation in two versions: co-impregnation and sequential impregnation of rhodium and gold salts. The catalysts are characterized by inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES) methods. It is shown that the catalysts prepared by impregnation according to the incipient wetness technique were the most acceptable for selective hydrogenation of benzene. The activity of the catalyst depends on the amount of rhodium on the surface of the available surface for the activation of benzene and toluene. On catalysts prepared by the colloidal method, the active metal rhodium goes inside the pores, and gold on the surface, so the activity is low, while on catalysts prepared by impregnation, the amount of rhodium on the surface is close to the theoretically possible amount. The selectivity of benzene hydrogenation in the presence of toluene on this catalyst is 84%.

Keywords: gasoline, benzene, toluene, Rhodium, gold, catalyst, hydrogenation.

References

1. Avtomobil zhane aviacialykh benzinge, dizel zhane keme otynyna, reavtivti khozghaltkhyshtargha arnalghan otyngha zhane mazutkha khoiylatyn talaptar turaly [Requirements to Automobile and Aviation Gasoline, Diesel and Ship Fuel, Jet Engine Fuel and Furnace Boiler Oil]

[Electronic resource]. Available at: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=37822581#pos=3;-70 (Accessed: 18.10.2011).

2. A technical summary of Euro 6/VI vehicle emission standards. [Electronic resource]. Available at: https://theicct.org/sites/default/files/publications/ICCT_Euro6/VI_standarts (Accessed: 06.2016).

3. Kustov L.M. Opening of the rings of aromatic and naphthene hydrocarbons: A new way of improving the quality of fuels, Catal. Ind., 3, 358–369 (2011).

4. Mohammadian Z., Peyrovi M.H., Parsafard N. Catalytic performance and kinetics study of various carbonaceous supported nickel nanoparticles for atmospheric pressure competitive hydrogenation of benzene, Chemical Physics Letters, 71, 367-374 (2019).

5. Akbayrak Serdar. Rhodium(0) nanoparticles supported on ceria as catalysts in hydrogenation of neat benzene at room temperature., Journal of Colloid and Interface Science, 530, 459-464 (2018).

6. Mohammadian Zahra, Mohammad Hasan Peyrovi, and Nastaran Parsafard,. Activity and Stability Evaluation of Nickel Supported over Al-Meso-Microporous Hybrids in Selective Hydrogenation of Benzene, Chemistry Select, 4(37), 11116-11120 (2019).

7. Peyrovi M.H., Rostamikia T., Parsafard N. Competitive Hydrogenation of Benzene in Reformate Gasoline over Ni Supported on SiO², SiO²−Al²O³, and Al²O³ Catalysts: Influence of Support Nature, Energy & Fuels, 32(11), 11432-11439 (2018).

8. Jingyi Yang, Yanping Fan, Zhong-Li Li, Zhikun Peng, Jing-He Yang, Baozhong Liu , Zhongyi Liu. Bimetallic Pd-M (M = Pt, Ni, Cu, Co) nanoparticles catalysts with strong electrostatic metal-support interaction for hydrogenation of toluene and benzene, Molecular Catalysis, 492, 110992 (2020).

(10)

9. Konuspayev S.R., Shaimardan M., Konuspayeva Z.S., Krebaeva L.U. Rodi zhane rhodi-altyn otyrghyzylghan katalizatorlardyng benzolmen toluoldy gidrleu reakciasyndaghy belsendiligi men selektivtiligi. [Activity and selectivity of the supported rhodium and rhodium-gold catalysts for hydrogenation of benzene and toluene], L.N. Gumilev atyndaghy Evrazija ulttykh universitetining Habarshysy [Bulletin of L.N. Gumilyov Eurasian National University], 4(129), 38–46 (2019). [in Kazakh]

Автпслас тусалы мәліметтес:

Кпнутраев С.Р. – х.ғ.д., физикалық химиѐ, катализ жюне мұнайхимиѐты кафедсатыныо рспфеттпсы, Аль- Фасаби атындағы Қазақ ұлттық унивеститеті, Аль-Фасаби көш., 71, Алматы, Қазақттан. E-mail: [email protected].

Нуслан Ә. – физикалық химиѐ, катализ жюне мұнайхимиѐты кафедсатыныо PhD дпктпсанты, Аль- Фасаби атындағы Қазақ ұлттық унивеститеті, Аль-Фасаби көш., 71, Алматы, Қазақттан. E-mail: [email protected].

Konuspaev S.R. – Professor of the Department of Physical Chemistry, catalyst and petrochemistry, Al-Farabi Kazakh National University, 71 Al-Farabi ave., Almaty, Kazakhstan. E-mail:

[email protected].

Nurlan A. – Ph.D. student of the Department of Physical Chemistry, catalyst and petrochemistry, Al-Farabi Kazakh National University, 71 Al-Farabi ave., Almaty, Kazakhstan. E-mail: annas- [email protected].