Переработка парниковых газов в синтез-газ с использованием в качестве катализаторов сложных оксидов Gd-Fe-Co

В работе проведено исследование процесса получения синтез-газа из смеси метана и диоксида углерода для последующего производства «легких» олефинов в присутствии каталитических систем перовскитной структуры состава GdCoxFe1-xO3 (x = 0; 0.2; 0.5; 0.8; 1). Необходимые катализаторы были синтезированы золь-гель методом. Их строение и состав были охарактеризованы с помощью современных физико-химических методов анализа: XRD, BET, DSC, TGA, SEM/EDS, XPS. Выявленные структурные особенности подтвердили формирование в этих соединениях ромбической решетки перовскита. Все образцы синтезированных катализаторов имели пористую структуру и демонстрировали сходную морфологию поверхности. Согласно результатам анализа, металлы в оксидах GdCoxFe1-xO3 (x = 0; 0.2; 0.5; 0.8; 1) находятся в гетеровалентном состоянии Fe2+/Fe3+ и Co2+/Co3+, которое компенсируется наличием кислородных вакансий. В ходе изучения реакции гидрирования диоксида углерода было обнаружено, что частичное замещение железа кобальтом в структуре перовскита приводит к увеличению каталитической активности феррита, а высокие конверсии метана и диоксида углерода (~ 96-100%) наблюдались для всех исследуемых оксидов.

The study of the synthesis gas production process from a mixture of methane and carbon dioxide for the subsequent production of "light" olefins in the presence of catalytic systems of the perovskite structure of the composition GdCoxFe1-xO3 (x = 0; 0.2; 0.5; 0.8; 1). The necessary catalysts were synthesized by the sol-gel method. Their structure and composition were characterized using modern physico-chemical analysis methods: XRD, BET, DSC, TGA, SEM/EDS, XPS. The revealed structural features confirmed the formation of a rhombic lattice of perovskite in these compounds. All samples of synthesized catalysts had a porous structure and showed similar surface morphology. According to the results of the analysis, metals in oxides GdCoxFe1-xO3 (x = 0; 0.2; 0.5; 0.8; 1) they are in the heterovalent state of Fe2+/Fe3+ and Co2+/Co3+, which is compensated by the presence of oxygen vacancies. During the study of the carbon dioxide hydrogenation reaction, it was found that the partial substitution of iron with cobalt in the perovskite structure leads to an increase in the catalytic activity of ferrite, and high conversions of methane and carbon dioxide (~ 96-100%) were observed for all the studied oxides