RU2481155C2 - Method of producing catalyst for protium-deuterium isotopic exchange - Google Patents

Method of producing catalyst for protium-deuterium isotopic exchange Download PDF

Info

Publication number
RU2481155C2
RU2481155C2 RU2011129243/05A RU2011129243A RU2481155C2 RU 2481155 C2 RU2481155 C2 RU 2481155C2 RU 2011129243/05 A RU2011129243/05 A RU 2011129243/05A RU 2011129243 A RU2011129243 A RU 2011129243A RU 2481155 C2 RU2481155 C2 RU 2481155C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
catalyst
nanoparticles
metal salt
protium
Prior art date
Application number
RU2011129243/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011129243A (en
Inventor
Алексей Юрьевич Антонов
Михаил Олегович Сергеев
Михаил Андреевич Кузнецов
Александра Анатольевна Ревина
Ольга Анатольевна Боева
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority to RU2011129243/05A priority Critical patent/RU2481155C2/en
Publication of RU2011129243A publication Critical patent/RU2011129243A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2481155C2 publication Critical patent/RU2481155C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to heterogeneous catalysis, particularly a method of producing a catalyst for protium-deuterium isotopic exchange. The method involves obtaining metal nanoparticles while reducing metal ions in a reverse micellar solution which consists of a solution of a metal salt which is RhCl3 or RuOHCl3, a surfactant which is bis(2-ethylhexyl) sodium sulphosuccinate and a nonpolar solvent, isooctane, followed by deposition onto a support which is Sibunit, wherein silver nanoparticles are obtained by preparing reverse micellar solutions of rhodium or ruthenium in molar ratio of the aqueous solution of the metal salt to the surfactant ranging from 1:1 to 10:1, and a water-alcohol solution and an ammonia solution are then added in amount of 5-50 wt % and 10-30 wt %, respectively, after which the suspension undergoes ultrasonic treatment, deaeration and exposure to γ-radiation of 60Co with a dose ranging from 1 to 40 kGy.
EFFECT: invention enables to obtain a catalyst having high catalytic activity and meant for operation in the 77-400 K temperature range.
2 cl, 4 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к способу получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия.The invention relates to the field of heterogeneous catalysis, in particular to a method for producing a catalyst for isotopic exchange of protium-deuterium.

Известен способ получения катализатора путем ионного обмена, при котором носитель из огнеупорного оксида, содержащего катион водорода, обрабатывают раствором, содержащим катионы металлов. Непосредственно после обработки оксид промывают водой для отделения химически не связанных металлических катионов. Далее оксид сушат, при этом часть металлических катионов восстанавливается при нагревании огнеупорного оксида до элементарного металла путем отделения от связанной воды, которая ассоциирована с металлическими катионами (Пат. Германии №1542012, кл. B01Y 37/30 от 21.10.76 г.). Этот катализатор используется только для ионного обмена.A known method of producing a catalyst by ion exchange, in which a carrier of a refractory oxide containing a hydrogen cation is treated with a solution containing metal cations. Immediately after treatment, the oxide is washed with water to separate chemically unbound metal cations. Then, the oxide is dried, and part of the metal cations is reduced by heating the refractory oxide to elemental metal by separation from bound water, which is associated with metal cations (German Pat. No. 1542012, class B01Y 37/30 from 10.21.76). This catalyst is used only for ion exchange.

Известен способ получения катализатора для изотопного обмена между водой и водородом, где катализатор включает гидрофобную пористую матрицу с диспергированной в ней платиной и, по крайней мере, другой металл, выбранный из группы хрома или титана (пат. EP №1486457, Кл. B01D 59/00, B01Y 37/00-37/02 от 06.06.2003 г.). Однако этот катализатор используется только для изотопного обмена между водой и водородом.A known method of producing a catalyst for isotope exchange between water and hydrogen, where the catalyst includes a hydrophobic porous matrix dispersed in it with platinum and at least another metal selected from the group of chromium or titanium (US Pat. EP No. 1486457, CL. B01D 59 / 00, B01Y 37 / 00-37 / 02 of 06/06/2003). However, this catalyst is used only for isotopic exchange between water and hydrogen.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения катализатора Ptмиц/Al2O3 для изотопного обмена протия и дейтерия и о-п конверсии протия. Наночастицы Pt образуются при радиационно-химическом восстановлении ионов в системе H2[PtCl6]/H2O/ацетон/бис(2-этилгексил)сульфосукцинат натрия/изооктан. Наночастицы получены из трех различных исходных обратномицеллярных растворов, отличающихся значениями коэффициента солюбилизации ω=1,5, 3 и 5 («Перспективные материалы», специальный выпуск №8, стр.288-293, февраль, 2010 г., журнал ВАК, ISSN 1028-978X).The closest in technical essence and the achieved result is a method of producing a catalyst Pt mitz / Al 2 O 3 for isotopic exchange of protium and deuterium and op conversion of protium. Pt nanoparticles are formed during radiation-chemical reduction of ions in the H 2 [PtCl 6 ] / H 2 O / acetone / bis (2-ethylhexyl) sodium sulfosuccinate / isooctane system. Nanoparticles are obtained from three different initial reverse micellar solutions differing in the values of solubilization coefficient ω = 1,5, 3 and 5 (“Promising Materials”, special issue No. 8, pp. 288-293, February, 2010, VAK magazine, ISSN 1028 -978X).

Однако катализатор обладает невысокой каталитической активностью.However, the catalyst has a low catalytic activity.

Техническим результатом изобретения является получение катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия, обладающего высокой каталитической активностью и предназначенного для работы в интервале температур 77÷400 К.The technical result of the invention is to obtain a catalyst for the isotope exchange of protium-deuterium, which has high catalytic activity and is designed to operate in the temperature range 77 ÷ 400 K.

Этот технический результат достигается получением катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия, включающего получение наночастиц металла при восстановлении ионов металла под воздействием γ-излучения 60Co в обратномицеллярном растворе, состоящем из раствора соли металла, ПАВ, представляющего собой бис(2-этилгексил)сульфосукцинат натрия, и неполярного растворителя, изооктана, с последующим нанесением на носитель, причем в качестве носителя используют сибунит - пористый углеродный носитель, а в качестве соли металла используют RhCl3 или RuOHCl3 и готовят обратномицеллярные растворы родия или рутения при отношениях мольных количеств водного раствора соли металла к мольному количеству ПАВ в диапазоне от 1:1 до 10:1, затем добавляют водно-спиртовый раствор в количестве 5-50 масс.% и аммиачный раствор в количестве 10-30 масс.% с последующей ультразвуковой обработкой, деаэрацией и воздействием γ-излучения 60Co с дозой от 1 до 40 кГр.This technical result is achieved by obtaining a catalyst for the isotope exchange of protium-deuterium, including the production of metal nanoparticles during the recovery of metal ions under the influence of γ radiation of 60 Co in a reverse micellar solution consisting of a solution of a metal salt, a surfactant, which is sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate and a non-polar solvent, isooctane, followed by applying to the carrier, moreover, sibunite - a porous carbon carrier is used as a carrier, and RhCl 3 is used as a metal salt or RuOHCl 3 and reverse-micellar solutions of rhodium or ruthenium are prepared with the ratio of molar amounts of an aqueous solution of a metal salt to a molar amount of a surfactant in the range from 1: 1 to 10: 1, then an aqueous-alcoholic solution in an amount of 5-50 wt.% and an ammonia solution are added in an amount of 10-30 wt.% with subsequent ultrasonic treatment, deaeration and exposure to γ-radiation of 60 Co with a dose of 1 to 40 kGy.

В качестве спирта в водно-спиртовом растворе используют изопропанол.Isopropanol is used as the alcohol in the aqueous-alcoholic solution.

Все выбранные диапазоны значений различных варьируемых параметров синтеза наночастиц приводят к достижению высоких значений удельной каталитической активности заявленного катализатора. Катализатор, синтез которого проведен за пределами указанных параметров, либо вообще невозможно синтезировать, либо катализатор заявленным результатом по каталитической активности не обладает.All selected ranges of values of various variable parameters of the synthesis of nanoparticles lead to the achievement of high values of the specific catalytic activity of the claimed catalyst. The catalyst, the synthesis of which was carried out outside the specified parameters, is either impossible to synthesize at all, or the catalyst does not have the stated result on catalytic activity.

а) Выбранное отношение мольных количеств водного раствора соли металла к мольному количеству ПАВ в диапазоне от 1:1 до 10:1 соответствует возможности получения обратных мицелл, в которых производится восстановление ионов соли до нейтральных атомов с последующим образованием наночастиц, которые, в свою очередь, являются активным компонентом катализаторов для осуществления каталитической реакции. Уменьшение мольного соотношения не приводит к формированию наночастиц в обратномицеллярных растворах, а увеличение мольного соотношения может приводить к выпадению осадка из раствора (при этом образование наночастиц не происходит) или приводить к формированию агломератов мелких частиц в крупной обратной мицелле, что приводит к падению удельной каталитической активности катализаторов.a) The selected ratio of molar amounts of an aqueous solution of a metal salt to a molar amount of surfactant in the range from 1: 1 to 10: 1 corresponds to the possibility of producing reverse micelles in which salt ions are reduced to neutral atoms, followed by the formation of nanoparticles, which, in turn, are an active component of catalysts for carrying out a catalytic reaction. A decrease in the molar ratio does not lead to the formation of nanoparticles in reverse micellar solutions, and an increase in the molar ratio can lead to precipitation from the solution (the formation of nanoparticles does not occur) or lead to the formation of agglomerates of small particles in a large reverse micelle, which leads to a decrease in the specific catalytic activity catalysts.

б) Добавление водно-спиртового раствора в количестве менее 5 масс.% приводит к уменьшению выхода образующихся наночастиц, т.к. плохо подавляет образование окислительных частиц. Количество наночастиц уменьшается, что приводит к уменьшению скорости протекания каталитической реакции дейтеро-водородного обмена и, таким образом, сказывается на величине каталитической активности предлагаемых наноструктурированных каталитических систем. При превышении указанного количества водно-спиртового раствора более 50 масс.% обратные мицеллы не образуются и, следовательно, не получается синтез катализаторов для изотопного обмена водорода.b) Adding a water-alcohol solution in an amount of less than 5 wt.% leads to a decrease in the yield of the resulting nanoparticles, because poorly inhibits the formation of oxidizing particles. The number of nanoparticles decreases, which leads to a decrease in the rate of the catalytic reaction of deutero-hydrogen exchange and, thus, affects the magnitude of the catalytic activity of the proposed nanostructured catalytic systems. When the specified amount of an aqueous-alcoholic solution is exceeded by more than 50 wt.%, Reverse micelles are not formed and, therefore, the synthesis of catalysts for isotopic exchange of hydrogen is not obtained.

в) Добавка аммиачного раствора в количестве менее 10 масс.% не стабилизирует обратномицеллярные системы с наночастицами металлов, и таким образом, сказывается на величине каталитической активности предлагаемых наноструктурированных каталитических систем. При превышении указанного количеств аммиачного раствора более 30 масс.% обратные мицеллы не образуются и, следовательно, не получается синтез катализаторов для изотопного обмена водорода.c) The addition of an ammonia solution in an amount of less than 10 wt.% does not stabilize reverse micellar systems with metal nanoparticles, and thus affects the magnitude of the catalytic activity of the proposed nanostructured catalytic systems. When the specified amounts of ammonia solution are exceeded by more than 30 wt.%, Reverse micelles are not formed and, therefore, the synthesis of catalysts for isotopic exchange of hydrogen is not obtained.

Пример 1Example 1

Готовился обратномицеллярный раствор соли родия RhCl3 при отношении мольных количеств водного раствора соли металла к мольному количеству бис(2-этилгексил)сульфосукцината натрия 1:1. Затем добавляют водно-спиртовый раствор в количестве 3,4·10-3 г (5 масс.%) и аммиачный раствор в количестве 2,0·10-2 г (30 масс.%) с последующей ультразвуковой обработкой, деаэрацией и воздействием γ-излучения 60Co до достижения дозы 1 кГр.A reverse micellar solution of the rhodium salt RhCl 3 was prepared with a molar ratio of an aqueous solution of a metal salt to a molar amount of sodium 1: 1 bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate. Then add a water-alcohol solution in an amount of 3.4 · 10 -3 g (5 wt.%) And an ammonia solution in an amount of 2.0 · 10 -2 g (30 wt.%), Followed by ultrasonic treatment, deaeration and exposure to γ - Radiation of 60 Co until a dose of 1 kGy is reached.

Взвешен 1 г носителя сибунита и помещен в 10 мл полученного обратномицеллярного раствора.Weighed 1 g of the carrier of sibunit and placed in 10 ml of the obtained reverse micellar solution.

По убыли интенсивности пиков, соответствующих наночастицам родия в растворе с погруженным в него носителем сибунитом, судили о факте адсорбции наночастиц родия. Факт образования наноструктурированных частиц родия фиксировался по наличию характерных пиков в спектрах оптического поглощения, а также при помощи атомно-силовой микроскопии. Образцы носителя с высаженными наночастицами родия извлекались из обратномицеллярного раствора и в течение суток сушились на воздухе. Высушенные образцы промывались последовательно изооктаном (однократно), водно-спиртовым раствором (однократно) и дистиллированной водой (трехкратно). Приготовленные образцы катализаторов с высаженными наночастицами родия подвергались прогреву в вакууме до 550 К в течение четырех часов. При давлении 0,5 Торр и температуре 77 К каталитическая активность катализатора Rh/сибунит по отношению к реакции изотопного обмена водорода составила 4,41·1014 молекул/(см2·с), что в ~2 раза превышает активность катализатора Ptмиц/Al2O3, выбранного в качестве прототипа. Данные по активности данного образца катализатора Rh/сибунит, приготовленного по примеру 1, в интервале температур 77÷400 К представлены в таблице 1.The decrease in the intensity of the peaks corresponding to rhodium nanoparticles in a solution with sibunite immersed in it was used to determine the adsorption of rhodium nanoparticles. The fact of the formation of nanostructured rhodium particles was recorded by the presence of characteristic peaks in the optical absorption spectra, as well as by atomic force microscopy. Samples of the carrier with precipitated rhodium nanoparticles were removed from the reverse micellar solution and dried in air for 24 hours. The dried samples were washed sequentially with isooctane (once), aqueous-alcoholic solution (once) and distilled water (three times). The prepared catalyst samples with precipitated rhodium nanoparticles were heated in vacuum to 550 K for four hours. At a pressure of 0.5 Torr and a temperature of 77 K, the catalytic activity of the Rh / sibunit catalyst with respect to the hydrogen isotope exchange reaction was 4.41 · 10 14 molecules / (cm 2 · s), which is ~ 2 times higher than the activity of the Pt mic / catalyst Al 2 O 3 selected as a prototype. Data on the activity of this sample of the catalyst Rh / sibunit prepared according to example 1, in the temperature range 77 ÷ 400 K are presented in table 1.

Пример 2Example 2

Готовился обратномицеллярный раствор соли родия RhCl3 при отношении мольных количеств водного раствора соли металла к мольному количеству бис(2-этилгексил)сульфосукцината натрия 10:1. Затем добавляют водно-спиртовый раствор в количестве 3,4·10-2 г (50 масс.%) и аммиачный раствор в количестве 6,8·10-3 г (10 масс.%) с последующей ультразвуковой обработкой, деаэрацией и воздействием γ-излучения 60Co до достижения дозы 40 кГр.A reverse micellar solution of the rhodium salt RhCl 3 was prepared with a molar ratio of an aqueous solution of a metal salt to a molar amount of sodium 10: 1 bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate. Then add a water-alcohol solution in an amount of 3.4 · 10 -2 g (50 wt.%) And an ammonia solution in an amount of 6.8 · 10 -3 g (10 wt.%), Followed by ultrasonic treatment, deaeration and exposure to γ - Radiation of 60 Co until a dose of 40 kGy is reached.

Взвешен 1 г носителя сибунита и помещен в 10 мл полученного обратномицеллярного раствора.Weighed 1 g of the carrier of sibunit and placed in 10 ml of the obtained reverse micellar solution.

По убыли интенсивности пиков, соответствующих наночастицам родия в растворе с погруженным в него носителем сибунитом, судили о факте адсорбции наночастиц родия. Факт образования наноструктурированных частиц родия фиксировался по наличию характерных пиков в спектрах оптического поглощения, а также при помощи атомно-силовой микроскопии. Образцы носителя с высаженными наночастицами родия извлекались из обратномицеллярного раствора и в течение суток сушились на воздухе. Высушенные образцы промывались последовательно изооктаном (однократно), водно-спиртовым раствором (однократно) и дистиллированной водой (трехкратно). Приготовленные образцы катализаторов с высаженными наночастицами родия подвергались прогреву в вакууме до 550 К в течение четырех часов. При давлении 0,5 Торр и температуре 77 К каталитическая активность катализатора Rh/C по отношению к реакции изотопного обмена водорода составила 4,18·1014 молекул/(см2·с), что в ~2 раза превышает активность катализатора Ptмиц/Al2O3, выбранного в качестве прототипа.The decrease in the intensity of the peaks corresponding to rhodium nanoparticles in a solution with sibunite immersed in it was used to determine the adsorption of rhodium nanoparticles. The fact of the formation of nanostructured rhodium particles was recorded by the presence of characteristic peaks in the optical absorption spectra, as well as by atomic force microscopy. Samples of the carrier with precipitated rhodium nanoparticles were removed from the reverse micellar solution and dried in air for 24 hours. The dried samples were washed sequentially with isooctane (once), aqueous-alcoholic solution (once) and distilled water (three times). The prepared catalyst samples with precipitated rhodium nanoparticles were heated in vacuum to 550 K for four hours. At a pressure of 0.5 Torr and a temperature of 77 K, the catalytic activity of the Rh / C catalyst with respect to the hydrogen isotope exchange reaction was 4.18 · 10 14 molecules / (cm 2 · s), which is ~ 2 times higher than the activity of the Pt mic / catalyst Al 2 O 3 selected as a prototype.

Данные по активности данного образца катализатора Rh/сибунит, приготовленного по примеру 2, в интервале температур 77÷400 К представлены в таблице 2.Data on the activity of this sample of the catalyst Rh / sibunit prepared according to example 2, in the temperature range 77 ÷ 400 K are presented in table 2.

Пример 3Example 3

Готовился обратномицеллярный раствор соли рутения RuOHCl3 при отношении мольных количеств водного раствора соли металла к мольному количеству бис(2-этилгексил)сульфосукцината натрия 1:1. Затем добавляют водно-спиртовый раствор в количестве 3,4·10-3 г (5 масс.%) и аммиачный раствор в количестве 2,0·10-2 г (30 масс.%) с последующей ультразвуковой обработкой, деаэрацией и воздействием γ-излучения 60Co до достижения дозы 1 кГр.A reverse micellar solution of the ruthenium salt RuOHCl 3 was prepared with a molar ratio of an aqueous solution of a metal salt to a molar amount of sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate 1: 1. Then add a water-alcohol solution in an amount of 3.4 · 10 -3 g (5 wt.%) And an ammonia solution in an amount of 2.0 · 10 -2 g (30 wt.%), Followed by ultrasonic treatment, deaeration and exposure to γ - Radiation of 60 Co until a dose of 1 kGy is reached.

Взвешен 1 г носителя сибунита и помещен в 10 мл полученного обратномицеллярного раствора.Weighed 1 g of the carrier of sibunit and placed in 10 ml of the obtained reverse micellar solution.

По убыли интенсивности пиков, соответствующих наночастицам рутения в растворе с погруженным в него носителем сибунитом, судили о факте адсорбции наночастиц родия. Факт образования наноструктурированных частиц родия фиксировался по наличию характерных пиков в спектрах оптического поглощения, а также при помощи атомно-силовой микроскопии. Образцы носителя с нанесенными наночастицами родия извлекались из обратномицеллярного раствора и в течение суток сушились на воздухе. Высушенные образцы промывались последовательно изооктаном (однократно), водно-спиртовым раствором (однократно) и дистиллированной водой (трехкратно). Приготовленные образцы катализаторов с высаженными наночастицами родия подвергались прогреву в вакууме до 550 К в течение четырех часов. При давлении 0,5 Торр и температуре 77 К каталитическая активность катализатора Ru/сибунит по отношению к реакции изотопного обмена водорода составила 4,6·1014 молекул/(см2·с), что в ~2 раза превышает активность катализатора Ptмиц/Al2O3, выбранного в качестве прототипа.The decrease in the intensity of the peaks corresponding to ruthenium nanoparticles in a solution with sibunite immersed in it was used to determine the adsorption of rhodium nanoparticles. The fact of the formation of nanostructured rhodium particles was recorded by the presence of characteristic peaks in the optical absorption spectra, as well as by atomic force microscopy. Carrier samples coated with rhodium nanoparticles were removed from a reverse micellar solution and dried in air for 24 hours. The dried samples were washed sequentially with isooctane (once), aqueous-alcoholic solution (once) and distilled water (three times). The prepared catalyst samples with precipitated rhodium nanoparticles were heated in vacuum to 550 K for four hours. At a pressure of 0.5 Torr and a temperature of 77 K, the catalytic activity of the Ru / sibunit catalyst with respect to the hydrogen isotopic exchange reaction was 4.6 · 10 14 molecules / (cm 2 · s), which is ~ 2 times higher than the activity of the Pt mic / catalyst Al 2 O 3 selected as a prototype.

Данные по активности данного образца катализатора Ru/сибунит, приготовленного по примеру 3, в интервале температур 77-400 К представлены в таблице 3.Data on the activity of this sample of the Ru / sibunit catalyst prepared according to example 3 in the temperature range 77-400 K are presented in table 3.

Пример 4Example 4

Готовился обратномицеллярный раствор соли рутения RuOHCl3 при отношении мольных количеств водного раствора соли металла к мольному количеству бис(2-этилгексил)сульфосукцината натрия 10:1. Затем добавляют водно-спиртовый раствор в количестве 3,4·10-2 г (50 масс.%) и аммиачный раствор в количестве 6,8·10-3 г (10 масс.%) с последующей ультразвуковой обработкой, деаэрацией и воздействием γ-излучения 60Co до достижения дозы 40 кГр.A reverse micellar solution of the ruthenium salt RuOHCl 3 was prepared with a molar ratio of an aqueous solution of a metal salt to a molar amount of sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate 10: 1. Then add a water-alcohol solution in an amount of 3.4 · 10 -2 g (50 wt.%) And an ammonia solution in an amount of 6.8 · 10 -3 g (10 wt.%), Followed by ultrasonic treatment, deaeration and exposure to γ - Radiation of 60 Co until a dose of 40 kGy is reached.

Взвешен 1 г углеродного носителя сибунита и помещен в 10 мл полученного обратномицеллярного раствора.Weighed 1 g of the carbon carrier of sibunit and placed in 10 ml of the obtained reverse micellar solution.

По убыли интенсивности пиков, соответствующих наночастицам рутения в растворе с погруженным в него носителем сибунитом, судили о факте адсорбции наночастиц родия. Факт образования наноструктурированных частиц родия фиксировался по наличию характерных пиков в спектрах оптического поглощения, а также при помощи атомно-силовой микроскопии. Образцы носителя с нанесенными наночастицами родия извлекались из обратномицеллярного раствора и в течение суток сушились на воздухе. Высушенные образцы промывались последовательно изооктаном (однократно), водно-спиртовым раствором (однократно) и дистиллированной водой (трехкратно). Приготовленные образцы катализаторов с высаженными наночастицами родия подвергались прогреву в вакууме до 550 К в течение четырех часов. При давлении 0,5 Торр и температуре 77 К каталитическая активность катализатора Ru/сибунит по отношению к реакции изотопного обмена водорода составила 4,42·1014 молекул/(см2·с), что в ~2 раза превышает активность катализатора Ptмиц/Al2O3, выбранного в качестве прототипа.The decrease in the intensity of the peaks corresponding to ruthenium nanoparticles in solution with sibunite immersed in it was used to determine the adsorption of rhodium nanoparticles. The fact of the formation of nanostructured rhodium particles was recorded by the presence of characteristic peaks in the optical absorption spectra, as well as by atomic force microscopy. Carrier samples coated with rhodium nanoparticles were removed from a reverse micellar solution and dried in air for 24 hours. The dried samples were washed sequentially with isooctane (once), aqueous-alcoholic solution (once) and distilled water (three times). The prepared catalyst samples with precipitated rhodium nanoparticles were heated in vacuum to 550 K for four hours. At a pressure of 0.5 Torr and a temperature of 77 K, the catalytic activity of the Ru / sibunit catalyst with respect to the hydrogen isotope exchange reaction was 4.42 · 10 14 molecules / (cm 2 · s), which is ~ 2 times higher than the activity of the Pt mic / catalyst Al 2 O 3 selected as a prototype.

Результаты измерений удельной каталитической активности образца катализатора Ru/сибунит, приготовленного по примеру 4, в интервале температур 77-400 К представлены в таблице 4.The measurement results of the specific catalytic activity of the Ru / sibunit catalyst sample prepared according to Example 4 in the temperature range 77-400 K are presented in Table 4.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004

Представленные данные показывают отсутствие значимых различий в величинах каталитической активности при отношении мольного количества водно-спиртового раствора соли родия или рутения с добавлением аммиака к мольному количеству ПАВ в диапазоне от 1:1 до 10:1 и поглощенной дозе облучения 1-40 кГр.The presented data show the absence of significant differences in the values of catalytic activity with respect to the molar amount of an aqueous-alcoholic solution of rhodium or ruthenium salt with the addition of ammonia to the molar amount of surfactant in the range from 1: 1 to 10: 1 and the absorbed radiation dose of 1-40 kGy.

Claims (2)

1. Способ получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия, включающего получение наночастиц металла при восстановлении ионов металла под воздействием γ-излучения 60Co в обратномицеллярном растворе, состоящим из раствора соли металла, ПАВ, представляющего собой бис(2-этилгексил)сульфосукцинат натрия, и неполярного растворителя, изооктана, с последующим нанесением на носитель, отличающийся тем, что в качестве носителя используют сибунит, а в качестве соли металла используют RhCl3 или RuOHCl3 и готовят обратномицеллярные растворы родия или рутения при отношениях мольных количеств водного раствора соли металла к мольному количеству ПАВ в диапазоне от 1:1 до 10:1, затем добавляют водно-спиртовой раствор в количестве 5-50 мас.% и аммиачный раствор в количестве 10-30 мас.% с последующей ультразвуковой обработкой, деаэрацией и воздействием γ-излучения 60Co с дозой от 1 до 40 кГр.1. A method of producing a catalyst for isotopic exchange of protium-deuterium, including the production of metal nanoparticles by reducing metal ions under the influence of γ radiation of 60 Co in a reverse micellar solution consisting of a solution of a metal salt, a surfactant, which is sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate, and a non-polar solvent, isooctane, followed by coating on a carrier, characterized in that sibunite is used as a carrier, and RhCl 3 or RuOHCl 3 is used as a metal salt and reverse micellar solutions of p odium or ruthenium in the ratio of molar amounts of an aqueous solution of a metal salt to a molar amount of a surfactant in the range from 1: 1 to 10: 1, then an aqueous-alcoholic solution in the amount of 5-50 wt.% and an ammonia solution in the amount of 10-30 wt. % followed by ultrasonic treatment, deaeration and exposure to γ-radiation of 60 Co with a dose of 1 to 40 kGy. 2. Способ получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия по п.1, отличающийся тем, что в качестве спирта в водно-спиртовом растворе используется изопропанол. 2. The method of producing a catalyst for isotope exchange of protium-deuterium according to claim 1, characterized in that isopropanol is used as the alcohol in the aqueous-alcohol solution.
RU2011129243/05A 2011-07-14 2011-07-14 Method of producing catalyst for protium-deuterium isotopic exchange RU2481155C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129243/05A RU2481155C2 (en) 2011-07-14 2011-07-14 Method of producing catalyst for protium-deuterium isotopic exchange

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129243/05A RU2481155C2 (en) 2011-07-14 2011-07-14 Method of producing catalyst for protium-deuterium isotopic exchange

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011129243A RU2011129243A (en) 2013-01-20
RU2481155C2 true RU2481155C2 (en) 2013-05-10

Family

ID=48789649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011129243/05A RU2481155C2 (en) 2011-07-14 2011-07-14 Method of producing catalyst for protium-deuterium isotopic exchange

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2481155C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1486457A1 (en) * 2003-06-06 2004-12-15 Atomic Energy of Canada Limited Water repellent catalysts for hydrogen isotope exchange
RU2316394C1 (en) * 2006-12-18 2008-02-10 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Method of preparing mono- and bimetallic catalyst and processes involving oxygen and/or hydrogen
RU2322327C2 (en) * 2006-01-19 2008-04-20 Александра Анатольевна Ревина Nano-structural metal particle preparation and method for producing it
RU2374172C1 (en) * 2008-10-27 2009-11-27 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Method of control of dispersability of carbon-metallic catalysts (versions)
RU2394668C1 (en) * 2008-12-19 2010-07-20 Валерий Павлович Герасименя Method of preparing nanostructured metal particles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1486457A1 (en) * 2003-06-06 2004-12-15 Atomic Energy of Canada Limited Water repellent catalysts for hydrogen isotope exchange
RU2322327C2 (en) * 2006-01-19 2008-04-20 Александра Анатольевна Ревина Nano-structural metal particle preparation and method for producing it
RU2316394C1 (en) * 2006-12-18 2008-02-10 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Method of preparing mono- and bimetallic catalyst and processes involving oxygen and/or hydrogen
RU2374172C1 (en) * 2008-10-27 2009-11-27 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Method of control of dispersability of carbon-metallic catalysts (versions)
RU2394668C1 (en) * 2008-12-19 2010-07-20 Валерий Павлович Герасименя Method of preparing nanostructured metal particles

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011129243A (en) 2013-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11826833B2 (en) Synthesis of bimetallic nanoparticle catalysts using microwave irradiation
EP3371105B1 (en) Polyoxometalates comprising noble metals and corresponding metal clusters
Liu et al. Flowerlike BiOCl nanospheres fabricated by an in situ self-assembly strategy for efficiently enhancing photocatalysis
Kuwahara et al. Hollow mesoporous organosilica spheres encapsulating PdAg nanoparticles and poly (ethyleneimine) as reusable catalysts for CO2 hydrogenation to formate
Sangtrirutnugul et al. Tunable porosity of cross-linked-polyhedral oligomeric silsesquioxane supports for palladium-catalyzed aerobic alcohol oxidation in water
Clifford et al. Supported transition metal nanomaterials: Nanocomposites synthesized by ionizing radiation
Ghoreishian et al. γ-Radiolysis as a highly efficient green approach to the synthesis of metal nanoclusters: a review of mechanisms and applications
TWI610717B (en) High loaded, high dispersed edge-coated precious metal catalyst
WO2014083772A1 (en) Method for producing metal nanoparticle complex, and metal nanoparticle complex produced by said method
EP3411334A1 (en) Polyoxometalates comprising noble metals and corresponding metal clusters
JP2006321714A (en) Electron acceptor composition on polymer template and catalytic manufacturing method of hydrogen peroxide
Dourado et al. In situ FTIR insights into the electrooxidation mechanism of glucose as a function of the surface facets of Cu2O-based electrocatalytic sensors
Doluda et al. Kinetics of lactose hydrogenation over ruthenium nanoparticles in hypercrosslinked polystyrene
Harzandi et al. Efficient CO oxidation by 50-facet Cu2O nanocrystals coated with CuO nanoparticles
Tang et al. Atomic, molecular and hybrid oxygen structures on silver
Mdlovu et al. Formulation and characterization of W-doped titania nanotubes for adsorption/photodegradation of methylene blue and basic violet 3 dyes
RU2481155C2 (en) Method of producing catalyst for protium-deuterium isotopic exchange
Koutsopoulos et al. Synthesis and characterization of supported Pt and Pt alloys nanoparticles used for the catalytic oxidation of sulfur dioxide
Walkowiak et al. Lights and shadows of gold introduction into Beta zeolite
RU2464094C1 (en) Method of producing catalyst for protium-deuterium isotopic exchange
RU2461425C1 (en) Method of producing catalyst for ortho-para conversion of protium
RU2464091C1 (en) Method of producing catalyst for ortho-para conversion of protium
RU2464096C1 (en) Method of producing catalyst for ortho-para conversion of protium
RU2481891C2 (en) Method of producing catalyst for ortho-conversion of protium
RU2464090C1 (en) Method of producing catalyst for ortho-para conversion of protium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150715