Progress in the studies of mechanism of action of supported oxide MWMn-containing (M – alkali metal) catalysts for the partial oxidation of light alkanes

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Approaches to revealing the mechanisms of catalytic reactions and, in particular, the mechanism of the catalytic action of catalysts for the processes of partial oxidation of light alkanes – oxidative coupling of methane (OCM) and oxidative dehydrogenation (OD) of C2+ alkanes – are considered. The development of ideas about the functioning of the group of the most effective catalysts for OCM and OD processes – supported mixed oxides containing tungsten, manganese and alkali elements – is analyzed. Arguments are given in favor of the hypothesis about the mechanism of the catalytic action of these systems that includes a reversible redox Mn2+ ⇌ Mn3+ transition, occurring with the participation of a melt based on alkali metal compounds – tungstate in the oxidized state and a mixed oxide containing manganese ions in the reduced state. The effectiveness of this transition, i.e. the reactivity of the oxidized form of the supported component with respect to the alkane molecule and of the reduced form with respect to the oxidizing agent (oxygen), and, accordingly, the catalytic process is determined by the intensity of the interaction (adhesion) between the melt and the support. The proposed mechanism explains the observed patterns of the catalytic process, including the dependence of the activity and selectivity of catalysts on the properties of the support and the composition of the supported component, and is confirmed by the available data obtained using physicochemical methods.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

M. Sinev

N.N. Semenov Federal Research Center of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: mysinev@yandex.ru
Ресей, 4 Kosygin street, Moscow, 119991

Yu. Gordienko

N.N. Semenov Federal Research Center of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: mysinev@yandex.ru
Ресей, 4 Kosygin street, Moscow, 119991

P. Vasyutin

N.N. Semenov Federal Research Center of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: mysinev@yandex.ru
Ресей, 4 Kosygin street, Moscow, 119991

Әдебиет тізімі

  1. Темкин O.H., Брук Л.Г., Зейгарник А.В. Некоторые аспекты стратегии изучения механизмов и построения кинетических моделей каталитических реакций // Кинетика и катализ. 1993. Т. 34. № 3. С. 445.
  2. Зейгарник A.В., Брук Л.Г., Темкин О.Н., Лихолобов В.А., Майер Л.И. Исследование механизмов реакций с использованием компьютерных программ // Успехи химии. 1996. Т. 65. № 2. С. 125.
  3. Брук Л.Г., Зейгарник А.В., Темкин О.Н., Вальдес-Перес Р.Е. Методы выдвижения гипотез о механизмах сложных реакций. Учебное пособие. Москва: МИТХТ, 1999. 90 с.
  4. Темкин О.Н., Зейгарник А.В., Кузьмин А.Е., Брук Л.Г., Сливинский Е.В. Построение реакционный сетей гетерогенных каталитических реакций: синтез Фишера-Тропша и родственные реакции // Изв. АН, сер. хим. 2002. № 1. С. 1.
  5. Темкин О.Н. Гомогенный металлокомплексный катализ: кинетические аспекты. Москва: Академкнига, 2008. 918 с.
  6. Dumesic J.A., Rudd D.F., Aparicio L.M., Rekoske J.E., Treviño A.A. The microkinetics of heterogeneous catalysis. ACS Professional Reference Book. American Chemical Society. Washington, DC, 1993. 315 p.
  7. Aghalayam P., Park Y.K., Vlachos D.G. Construction and optimization of complex surface-reaction mechanisms. // AIChE J. 2000. V. 46. P. 102017.
  8. Filot I.A.W. Introduction to microkinetic modeling. Technische Universiteit Eindhoven, 2018. 217 p.
  9. Goldsmith C.F., West R.H. Automatic generation of microkinetic mechanisms for heterogeneous catalysis. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. P. 189970.
  10. Boudart M. From the century of the rate equation to the century of the rate constants: a revolution in catalytic kinetics and assisted catalyst design. // Catal. Lett. 2000. V. 65. № 1. P. 31.
  11. Driscoll D.J., Campbell K.D., Lunsford J.H. Surface-generated gas-phase radicals: formation, detection and role in catalysis // Adv. Catal. 1987. V. 35. P. 139.
  12. Синев М.Ю., Корчак В.Н., Крылов О.В. Механизм парциального окисления метана // Успехи химии. 1989. Т. 58. № 1. C. 38.
  13. Methane conversion by oxidative processes. Fundamental and engineering aspects / Ed. E.E. Wolf. New York: Springer, 1992. 548 p.
  14. Арутюнов В.С., Крылов О.В. Окислительные превращения метана. Москва: Наука, 1998. 369 с.
  15. Zanthoff H., Baerns M. Oxidative Coupling of Methane in the Gas Phase. Kinetic Simulation and Experimental Verification // Ind. Eng. Chem. Res. 1990. V. 29. № 1. P. 2.
  16. McCarthy J.G., McEwen A.B., Quinlan M.A. Models of the direct catalytic partial oxidation of light alkanes // Stud. Surf. Sci. Catal. 1990. V. 55. P. 405.
  17. Sinev M.Yu. Elementary steps of radical-surface interactions in oxidative coupling of methane // Catal. Today. 1992. V. 13. № 4. P. 561.
  18. Sinev M.Yu. Kinetic modeling of heterogeneous-homogeneous radical processes of low paraffins partial oxidation // Catal. Today. 1995. V. 24. № 3. P. 389.
  19. Martin G.A., Mirodatos C. Surface chemistry in the oxidative coupling of methane // Fuel Proc. Technol. 1995. V. 42. № 2–3. P. 179.
  20. Sinev M.Y. Free radicals in catalytic oxidation of light alkanes: kinetic and thermochemical aspects // J. Catal. 2003. V. 216. № 1–2. P. 468.
  21. Sinev M., Arutyunov V., Romanets A. Kinetic models of C1-C4 alkane oxidation as applied to processing of hydrocarbon gases: principles, approaches and developments // Adv. Chem. Eng. 2007. V. 32. P. 167.
  22. Thybaut J.W., Sun J., Olivier L., Van Veen A.C., Mirodatos C., Marin G.B. Catalyst design based on microkinetic models: oxidative coupling of methane. // Catal. Today. 2011. V. 159. P. 129.
  23. Thorsteinson E.M., Wilson T.P., Young F.G., Kasai P.H. The oxidative dehydrogenation of ethane over catalysts containing mixed oxides of molybdenum and vanadium // J. Catal. 1978. V. 52. № 1. P. 116.
  24. Keller G.E., Bhasin M.M. Synthesis of ethylene via oxidative coupling of methane: I. Determination of active catalysts // J. Catal. 1982. V. 73. № 1. P. 9.
  25. Lunsford J.H. The catalytic oxidative coupling of methane // Angew. Chem. Int. Ed. 1995. V. 34. № 9. P. 970.
  26. Синев М.Ю., Марголис Л.Я., Корчак В.Н. Гетерогенные реакции свободных радикалов в процессах окисления // Успехи химии. 1995. Т. 64. № 4. C. 373.
  27. Voskresenskaya E.N., Roguleva V.G., Anshits A.G. Oxidant activation over structural defects of oxide catalysts in oxidative methane coupling // Catal. Rev. Sci. Eng. 1995. V. 37. № 1. P. 101.
  28. Schuurman Y., Mirodatos C. Uses of transient kinetics for methane activation studies // Appl. Catal. A: Gen. 1997. V. 151. № 1. P. 305.
  29. Centi G., Cavani F., Trifirò F. Selective oxidation by heterogeneous catalysis. New York: Springer, 2001. 505 p.
  30. Kondratenko E.V., Baerns M. Oxidative coupling of methane // Handbook of Heterogeneous Catalysis / Eds. G. Ertl, H. Knözinger, F. Schüth, J. Weitkamp. Weinheim: Wiley-VCH, 2008. P. 3010.
  31. Sinev M.Y., Fattakhova Z.T., Lomonosov V.I., Gordienko Y.A. Kinetics of oxidative coupling of methane: bridging the gap between comprehension and description // J. Natur. Gas Chem. 2009. V. 18. № 3. P. 273.
  32. Cavani F., Trifirò F. Partial oxidation of C2 to C4 paraffins // Basic principles in applied catalysis / Ed. M. Baerns. Berlin: Springer-Verlag, 2004. P. 19.
  33. Centi G., Trifirò F., Ebner J.R., Franchetti V.M. Mechanistic aspects of maleic anhydride synthesis from C4 hydrocarbons over phosphorus vanadium oxide // Chem. Rev. 1988. V. 88. № 1. P. 55.
  34. Lin M.M. Selective oxidation of propane to acrylic acid with molecular oxygen // Appl. Catal. A: Gen. 2001. V. 207. № 1–2. P. 1.
  35. Бычков В.Ю., Синев М.Ю., Корчак В.Н., Аптекарь Е.Л., Крылов О.В. Исследование взаимодействия метана с системами на основе оксидов V, Mo и W методом сканирующей калориметрии // Кинетика и катализ. 1986. Т. 27. № 5. С. 1190.
  36. Ruth K., Kieffer R., Burch R. Mo–V–Nb oxide catalysts for the partial oxidation of ethane: I. Preparation and structural characterization // J. Catal. 1998. V. 175. № 1. P. 16.
  37. Tessier L., Bordes E., Gubelmann-Bonneau M. Active specie on vanadium-containing catalysts for the selective oxidation of ethane to acetic acid // Catal. Today. 1995. V. 24. № 3. P. 335.
  38. Ломоносов В.И., Синев М.Ю. Механизм и кинетика процесса окислительной конденсации метана // Кинетика и катализ. 2016. Т. 57. № 5. С. 652.
  39. Ito T., Lunsford J.H. Synthesis of ethylene and ethane by partial oxidation of methane over lithium-doped magnesium oxide // Nature. 1985. V. 314. № 6013. P. 721.
  40. Driscoll D.J., Martir W., Wang J.X., Lunsford J.H. Formation of gas-phase methyl radicals over magnesium oxide // J. Am. Chem. Soc. 1985. V. 107. № 1. P. 58.
  41. Driscoll D.J., Lunsford J.Η. Gas-phase radical formation during the reactions of methane, ethane, ethylene, and propylene over selected oxide catalysts // J. Phys. Chem.. 1985. V. 89. № 21. P. 4415.
  42. Otsuka K., Jinno K., Morikawa A. The catalysts active and selective in oxidative coupling of methane // Chem. Lett. 1985. V. 14. № 4. P. 499.
  43. Lin C.H., Campbell K.D. Wang J.X., Lunsford J.H. Oxidative dimerization of methane over lanthanum oxide // J. Phys. Chem. 1986. V. 90. № 4. P. 534.
  44. Otsuka K., Jinno K., Morikawa A. Active and selective catalysts for the synthesis of C2H4 and C2H6 via oxidative coupling of methane // J. Catal. 1986. V. 100. № 2. P. 353.
  45. Choudhary V.R., Chaudhari S.T., Rajput A.M., Rane V.H. Oxidative coupling of methane to C2-hydrocarbons over La-promoted MgO catalysts // J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1989. V. 9. P. 555.
  46. Choudhary V.R., Chaudhari S.T., Rajput A.M., Rane V.H. Oxidative coupling of methane to C2-hydrocarbons over La-promoted CaO catalysts // Catal. Lett. 1989. V. 3. № 1. P. 85.
  47. Синев М.Ю., Тюленин Ю.П., Розентуллер Б.В. Каталитические свойства нанесенных на MgO оксидов элементов III группы в реакции окислительной конденсации метана // Кинетика и катализ. 1991. Т. 32. № 4. С. 896.
  48. Filkova D.G., Petrov L.A., Sinev M.Y., Tyulenin Y.P. Effect of the method of preparation of Nd2O3-MgO catalyst on its efficiency in the reaction of oxidative coupling of methane // Catal. Lett. 1992. V. 13. № 4. P. 323.
  49. Lee S.H., Jung D.W., Kim J.B., Kim Y.R. Effect of altervalent cation-doping on catalytic activity of neodymium sesquioxide for oxidative coupling of methane // Appl. Catal. A: Gen. 1997. V. 164. № 1–2. P. 159.
  50. Burrows A., Kiely C.J., Hargreaves J.S.J., Joyner R.W., Hutchings G.J., Sinev M.Y., Tulenin Y.P. Structure/function relationships in MgO-doped Nd2O3 catalysts for the methane coupling reaction // J. Catal. 1998. V. 173. № 2. P. 383.
  51. Gayko G., Wolf D., Kondratenko E.V., Baerns M. Interaction of oxygen with pure and SrO-doped Nd2O3 catalysts for the oxidative coupling of methane: study of work function changes // J. Catal. 1998. V. 178. № 2. P. 441.
  52. Дедов А.Г., Локтев А.С., Менщиков В.А., Паpхоменко В.А., Тельпуховская Н.О., Моисеев И.И. Лантан-цеpиевые катализатоpы для окислительной димеpизации метана в автотеpмическом pежиме // Химическая технология. 2006. Т. 7. № 4. С. 5.
  53. Papa F., Gingasu D., Patron L., Miyazaki A., Balint I. On the nature of active sites and catalytic activity for OCM reaction of alkaline-earth oxides-neodymia catalytic systems // Appl. Catal. A: Gen. 2010. V. 375. № 1. P. 172.
  54. Ivanov D.V., Isupova L.A., Gerasimov E.Y., Dovlitova L.S., Glazneva T.S., Prosvirin I.P. Oxidative methane coupling over Mg, Al, Ca, Ba, Pb-promoted SrTiO3 and Sr2TiO4: influence of surface composition and microstructure // Appl. Catal. A: Gen. 2014. V. 485. P. 10.
  55. Иванова Ю.А., Петров Р.В., Решетников С.И., Исупова Л.А. Исследование окислительной конденсации метана на Sr2TiO4 катализаторах: влияние методов приготовления // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2017. № 8. С. 38.
  56. C.A. Jones, J.A. Sofranco. Pat. 4499322 US, 1985.
  57. Миначев Х.М., Усачев Н.Я., Ходаков Ю.С., Удут В.Н., Макаров П.А. Марганцевые катализаторы окислительной конденсации метана с добавками солей щелочных и щелочноземельных металлов // Изв. АН СССР, сер. хим. 1987. № 9. С. 2124.
  58. Sofranko J.A., Leonard J.J., Jones C.A. The oxidative conversion of methane to higher hydrocarbons // J. Catal. 1987. V. 103. № 2. P. 302.
  59. Jones C.A., Leonard J.J., Sofranko J.A. The oxidative conversion of methane to higher hydrocarbons over alkali-promoted MnSiO2 // J. Catal. 1987. V. 103. № 2. P. 311.
  60. Sofranko J.A., Leonard J.J., Jones C.A., Gaffney A.M., Withers H.P. Catalytic oxidative coupling of methane over sodium-promoted Mn/SiO2 and Mn/MgO // Catal. Today. 1988. V. 3. № 2–3. P. 127.
  61. Minachev K.M., Usachev N.Y., Belanova E.P., Shirokova G.A. Forming and redox properties of silica-supported Mn catalysts of oxidative coupling of methane // Catal. Today. 1992. V. 13. № 4. P. 565.
  62. Fang X.P., Li S.B., Lin J.Z., Gu J., Yang D. // China J. Mol. Catal. 1992. V. 6. P. 255.
  63. Fang X.P., Li S.B., Lin J.Z., Chu Y.L. Oxidative coupling of methane on W-Mn catalysts // China J. Mol. Catal. 1992. V. 6. P. 427.
  64. Jašo S., Sadjadi S., Godini H.R., Simon U., Arndt S., Görke O., Berthold A., Arellano-Garcia H., Schubert H., Schomäcker R., Wozny G. Experimental investigation of fluidized-bed reactor performance for oxidative coupling of methane // J. Natur. Gas Chem. 2012. V. 21. P. 534.
  65. Aika K., Lunsford J.H. Surface reactions of oxygen ions. 1. Dehydrogenation of alkanes by oxygen (1–) ions on magnesium oxide // J. Phys. Chem. 1977. V. 81. № 14. P. 1393.
  66. Burrows A., Kiely C.J., Hutchings G.J., Joyner R.W., Sinev M.Y. Structure/function relationships in Nd2O3-doped MgO catalysts for the methane coupling reaction // J. Catal. 1997. V. 167. № 1. P. 77.
  67. Синев М.Ю., Корчак В.Н., Крылов О.В. Высокоселективное образование этана при восстановлении BaO2 метаном // Кинетика и катализ. 1986. Т. 27. № 5. С. 1274.
  68. Otsuka K., Murakami Y., Wada Y., Said A.A., Morikawa A. Oxidative couplings of methane, ethane, and propane with sodium peroxide at low temperatures // J. Catal. 1990. V. 121. № 1. P. 122.
  69. Синев М.Ю., Филкова Д.Г., Бычков В.Ю., Ухарский А.А., Крылов О.В. Основность катализаторов окислительной конденсации метана // Кинетика и катализ. 1991. Т. 32. № 1. С. 157.
  70. Mestl G., Knozinger H., Lunsford J.H. High temperature in situ raman spectroscopy of working oxidative coupling catalysts // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1993. V. 97. № 3. P. 319.
  71. Pacheco J.G., Eon J.G., Schmal M. Oxidative coupling of methane on Ce/Na/CaO catalysts // Catal. Lett. 2000. V. 68. № 3–4. P. 197.
  72. Palmer M.S., Neurock M., Olken M.M. Periodic density functional theory study of the dissociative adsorption of molecular oxygen over La2O3 // J. Phys. Chem B. 2002. V. 106. № 25. P. 6543.
  73. Palmer M.S., Neurock M., Olken M.M. Periodic density functional theory study of methane activation over La2O3: activity of O2-, O-, O22-, oxygen point defect, and Sr2+-doped surface sites // J. Am. Chem. Soc. 2002. V. 124. № 28. P. 8452.
  74. Hinsen W., Bytyn W., Baerns M. Oxidative dehydrogenation and coupling of methane // 8th International Congress on Catalysis. Vol. 3. Weinheim: Verlag Chemie, 1984. P. 581.
  75. Синев М.Ю., Воробьева Г.А., Корчак В.Н. Закономерности окислительной конденсации метана на нанесенных РbO/γ-Аl2O3 катализаторах // Кинетика и катализ. 1986. Т. 27. № 5. С. 1164.
  76. Harris K.D.M., Ueda W., Thomas J.M., Smith G.W. Cs2Bi10Ca6Cl12O16: a new type of catalyst for selective oxidation derived from bismuth oxychloride // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1988. V. 27. № 10. P. 1364.
  77. Ueda W., Thomas J.M. Bismuth-rich layered solids as catalysts for the oxidation of methane to higher hydrocarbons // J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1988. V. 17. P. 1148.
  78. Williams J., Jones R.H., Thomas J.M., Kent J. A comparison of the catalytic performance of the layered oxychlorides of bismuth, lanthanum and samarium in the conversion of methane to ethylene // Catal. Lett. 1989. V. 3. № 3. P. 247.
  79. Gaffney A.M., Jones C.A., Leonard J.J., Sofranko J.A. Oxidative coupling of methane over sodium promoted praseodymium oxide // J. Catal. 1988. V. 114. № 2. P. 422.
  80. Kaliaguine S.L., Shelimov B.N., Kazansky V.B. Reactions of methane and ethane with hole centers O(–) // J. Catal. 1978. V. 55. № 3. P. 384.
  81. Синев М.Ю., Бычков В.Ю. Закономерности процессов восстановления-окисления катализаторов окислительной конденсации метана. III. Механизм реокисления катализаторов // Кинетика и катализ. 1993. Т. 34. № 2. С. 309.
  82. Синев М.Ю., Бычков В.Ю. Высокотемпературная дифференциальная сканирующая калориметрия in situ в исследовании механизма каталитических процессов // Кинетика и катализ. 1999. Т. 40. № 6. С. 906.
  83. Trionfetti C., Crapanzano S., Babich I.V., Seshan K., Lefferts L. Lithium ions incorporation in MgO for oxidative dehydrogenation/cracking of propane: active site characterization and mechanism of regeneration // Catal. Today. 2009. V. 145. № 1–2. P. 19.
  84. Sinev M.Y. Modeling of oxidative transformations of light alkanes over heterogeneous catalysts // Rus. J. Phys. Chem. B. 2007. V. 1. № 4. P. 412.
  85. Берман А.Д., Фаттахова З.Т., Синев М.Ю., Бычков В.Ю. Циклические процессы восстановления и подвижность кислорода в сложных оксидных катализаторах. III. Изучение диффузии кислорода в решетке хромита кобальта // Кинетика и катализ. 1991. Т. 32. № 6. С. 1419.
  86. Mitchell H.L., Waghorne R.H. Process for the conversion of relatively low molecular weight hydrocarbons, to higher molecular weight hydrocarbons, catalyst-reagents for such use in such process, and the regeneration thereof. Pat. 4205194A US, 1980.
  87. Fang T., Yeh C. Interactions of methane with ThO2/SiO2 surface at 1073 K // J. Catal. 1981. V. 69. № 1. P. 227.
  88. Mars P., van Krevelen D.W. Oxidations carried out by means of vanadium oxide catalysts // Chem. Eng. Sci. 1954. V. 3. S. 1. P. 41.
  89. Синев М.Ю., Корчак В.Н., Крылов О.В. Кинетика окислительной конденсации метана в присутствии катализатора 40% PbO/Al2O3. I. Кинетика окисления метана // Кинетика и катализ. 1989. Т. 30. № 4. С. 855.
  90. Синев М.Ю., Корчак В.Н., Крылов О.В. Кинетика окислительной конденсации метана в присутствии катализатора 40% PbO/Al2O3. II. Кинетика окисления этана и этилена // Кинетика и катализ. 1989. Т. 30. № 4. С. 860.
  91. Ломоносов В.И., Гордиенко Ю.А., Синев М.Ю. Кинетические закономерности процесса окислительной конденсации метана в присутствии модельных катализаторов // Кинетика и катализ. 2013. Т. 54. № 4. С. 474.
  92. Chung E.Y., Wang W., Luo S., Nadgouda S., Fan L.S. Oxidative coupling of methane // Chemical looping partial oxidation gasification, reforming, and chemical syntheses / Ed. L.S. Fan. Cambridge: Cambridge University Press, 2017. P. 172.
  93. Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика. Т. 1. Общие сведения. Строение вещества. Свойства важнейших веществ. Лабораторная техника. Москва: Химия, 1971. 1072 с.
  94. Карапетьянц М.X., Карапетьянц М.Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. Москва: Химия, 1968. 472 с.
  95. Ефимов А.И., Белорукова Л.П., Василькова И.В., Чечев В.П. Свойства неорганических соединений. Ленинград: Химия, 1983. 392 с.
  96. Голодец Г.И. Гетерогенно-каталитические реакции с участием молекулярного кислорода. Киев: Наукова думка, 1977. 359 с.
  97. Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. Москва: Наука, 1986. 304 с.
  98. Arndt S., Otremba T., Simon U., Yildiz M., Schubert H., Schomäcker R. Mn-Na2WO4/SiO2 as catalyst for the oxidative coupling of methane. What is really known? // Appl. Catal. A: Gen. 2012. V. 425–426. P. 53.
  99. Yildiz M., Simon U., Otremba T., Aksu Y., Kailasam K., Thomas A., Schomäcker R., Arndt S. Support material variation for the MnxOy-Na2WO4/SiO2 catalyst // Catal. Today. 2014. V. 228. P. 5.
  100. Yildiz M., Aksu Y., Simon U., Kailasam K., Görke O., Rosowski F., Schomäcker R., Thomas A., Arndt S. Enhanced catalytic performance of MnxOy-Na2WO4/SiO2 for the oxidative coupling of methane using an ordered mesoporous silica support // Chem. Commun. 2014. V. 50. № 92. Р. 14440.
  101. Godini H.R., Gili A., Görke O., Arndt S., Simon U., Thomas A., Schomäcker R., Wozny G. Sol-gel method for synthesis of Mn-Na2WO4/SiO2 catalyst for methane oxidative coupling // Catal. Today. 2014. V. 236. Part A. P. 12.
  102. Yildiz M., Aksu Y., Simon U., Otremba T., Kailasam K., Göbel C., Girgsdies F., Görke O., Rosowski F., Thomas A., Schomäcker R., Arndt S. Silica material variation for MnxOy-Na2WO4/SiO2 // Appl. Catal. A: Gen. 2016. V. 525. Р. 168.
  103. Colmenares M.G., Simon U., Yildiz M., Arndt S., Schomaecker R., Thomas A., Rosowski F., Gurlo A., Görke O. Oxidative coupling of methane on the Na2WO4-MnxOy catalyst supported on ordered mesoporous silica: COK-12 as an inexpensive alternative to SBA-15 // Catal. Commun. 2016. V. 85. Р. 75.
  104. Fleischer V., Littlewood P., Parishan S., Schomäcker R. Chemical looping as reactor concept for the oxidative coupling of methane over a Na2WO4/Mn/SiO2 catalyst // Chem. Eng. J. 2016. V. 306. Р. 646.
  105. Fleischer V., Simon U., Parishan S., Colmenares M.G., Görke O., Gurlo A., Riedel W., Thum L., Schmidt J., Risse T., Dinse K.P., Schomäcker R. Investigation of the role of the Na2WO4/Mn/SiO2 catalyst composition in the oxidative coupling of methane by chemical looping experiments // J. Catal. 2018. V. 360. Р. 102.
  106. Parishan S., Littlewood P., Arinchtein A., Fleischer V., Schomäcker R. Chemical looping as a reactor concept for the oxidative coupling of methane over the MnxOy-Na2WO4/SiO2 catalyst, benefits and limitation // Catal. Today. 2018. V. 311. Р. 40.
  107. Parishan S., Nowicka E., Fleischer V., Schomäcker R. Investigation into consecutive reactions of ethane and ethene under the OCM reaction conditions over MnxOy-Na2WO4/SiO2 catalyst // Catal. Lett. 2018. V. 148. № 6. Р. 1659.
  108. Beck B., Fleischer V., Arndt S., Hevia M.G., Urakawa A., Hugo P., Schomäcker R. Oxidative coupling of methane – A complex surface/gas phase mechanism with strong impact on the reaction engineering // Catal. Today. 2014. V. 228. Р. 212.
  109. Jašo S., Sadjadi S., Godini H.R., Simon U., Arndt S., Görke O., Berthold A., Arellano-Garcia H., Schubert H., Schomäcker R., Wozny G. Experimental investigation of fluidized-bed reactor performance for oxidative coupling of methane // J. Natur. Gas Chem. 2012. V. 21. № 5. Р. 534.
  110. Sadjadi S., Jašo S., Godini H.R., Arndt S., Wollgarten M., Blume R., Görke O., Schomäcker R., Wozny G., Simon U. Feasibility study of the Mn–Na2WO4/SiO2 catalytic system for the oxidative coupling of methane in a fluidized-bed reactor // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5. № 2. Р. 942.
  111. Kim M., Arndt S., Yildiz M., Schomäcker R., Görke O., Repke J.U., Wozny G., Godini H.R. Reaction engineering of oxidative coupling of methane: experimental observations and analysis of the impacts of operating parameters // Chem. Eng. Res. Design. 2021. V. 172. Р. 84.
  112. Ortiz A.P., Penteado A., Karsten T., Esche E., Grigull V., Schomäcker R., Repke J.U. Autothermal oxidative coupling of methane: steady-state multiplicity over Mn-Na2WO4/SiO2 at mini-plant scale // Chemie-Ingenieur-Technik. 2022. V. 94. № 5. Р. 791.
  113. Godini H.R., Jašo S., Wozny G., Fleischer V., Schomäcker R., Görke O. Thermal reaction analysis of oxidative coupling of methane // Chemie-Ingenieur-Technik. 2014. V. 86. № 11. Р. 1906.
  114. Sadjadi S., Simon U., Godini H.R., Görke O., Schomäcker R., Wozny G. Reactor material and gas dilution effects on the performance of miniplant-scale fluidized-bed reactors for oxidative coupling of methane // Chem. Eng. J. 2015. V. 281. Р. 678.
  115. Тюняев А.А., Нипан Г.Д., Кольцова Т.Н., Локтев А.С., Кецко В.А., Дедов А.Г., Моисеев И.И. Полиморфные ОДМ-катализаторы Mn/W/Na(K,Rb,Cs)/SiO2 // Журнал неорганической химии. 2009. Т. 54. № 5. С. 723.
  116. Дедов А.Г., Махлин В.А., Подлесная М.В., Зыскин А.Г., Локтев А.С., Тюняев А.А., Нипан Г.Д., Кольцова Т.Н., Кецко В.А., Карташева М.Н., Моисеев И.И. Кинетика, математическое моделирование и оптимизация процесса окислительной конденсации метана на катализаторе LiMnW/SiO2 // Теоретические основы химической технологии. 2010. Т. 44. № 1. С. 3.
  117. Dedov A.G., Loktev A.S., Tyunyaev A.A., Moiseev I.I., Nipan G.D., Ketsko V.A., Parkhomenko K.V. Oxidative coupling of methane: influence of the phase composition of silica-based catalysts // Appl. Catal. A: Gen. 2011. V. 406. № 1–2. P. 1.
  118. Нипан Г.Д., Локтев А.С., Пархоменко К.В., Голиков С.Д., Геращенко М.В., Дедов А.Г., Моисеев И.И. Особенности фазовых превращений в композитах Li/W/Mn/SiO2 при воздействии метан-кислородной и водород-воздушной смесей // Журнал неорганической химии. 2013. Т. 58. № 8. С. 999.
  119. Нипан Г.Д., Локтев А.С., Пархоменко К.В., Голиков С.Д., Дедов А.Г., Моисеев И.И. Неожиданное взаимодействие компонентов катализатора окислительной конденсации метана // Докл. АН. 2013. Т. 448. № 5. С. 551.
  120. Нипан Г.Д., Артух В.А., Юсупов В.С., Локтев А.С., Спесивцев Н.А., Дедов А.Г., Моисеев И.И. Влияние давления на формирование активных компонентов катализатора окислительной конденсации метана // Докл. АН. 2014. Т. 455. № 6. С. 661.
  121. Нипан Г.Д., Артух В.А., Юсупов В.С., Локтев А.С., Спесивцев Н.А., Дедов А.Г., Моисеев И.И. Влияние давления на фазовый состав и активность композитов Li(Na)/W/Mn/SiO2 – катализаторов окислительной конденсации метана // Неорганические материалы. 2014. Т. 50. № 9. С. 988.
  122. Нипан Г.Д. Фазовые состояния композитов Na/W/Mn/SiO2 при температурах каталитической окислительной конденсации метана // Неорганические материалы. 2014. Т. 50. № 10. С. 1096.
  123. Нипан Г.Д. Фазовый состав катализаторов Li/W/Mn/SiO2 при каталитической конденсации метана // Неорганические материалы. 2015. Т. 51. № 4. С. 442.
  124. Дедов А.Г., Локтев А.С., Нипан Г.Д., Дорохов С.Н., Голиков С.Д., Спесивцев Н.А., Моисеев И.И. Окислительная конденсация метана в этилен: влияние способа приготовления на фазовый состав и каталитические свойства композитных материалов Li–W–Mn–O–SiO2 // Нефтехимия. 2015. Т. 55. № 2. С. 171.
  125. Nipan G.D., Buzanov G.A., Zhizhin K.Y., Kuznetsov N.T. Phase states of Li(Na,K,Rb,Cs)/W/Mn/SiO2 composite catalysts for oxidative coupling of methane // Rus. J. Inorg. chem. 2016. Т. 61. № 14. С. 1689.
  126. Нипан Г.Д. Фазовые превращения с участием расплавов в композитах-катализаторах Li(Na,K,Rb,Cs)/W/Mn/SiO2 // Неорганические материалы. 2017. Т. 53. № 6. С. 563.
  127. Нипан Г.Д. Специфика фазовых превращений в композите-катализаторе K/W/Mn/SiO2 // Неорганические материалы. 2018. Т. 54. № 1. С. 104.
  128. Нипан Г.Д. Фазовые равновесия в системе Li–W–Mn–O // Неорганические материалы. 2018. Т. 54. № 9. С. 943.
  129. Нипан Г.Д., Локтев А.С., Дедов А.Г., Моисеев И.И. Изовалентные замещения в композите-катализаторе Na/W/Mn/SiO2 // Неорганические материалы. 2019. Т. 64. № 9. С. 933.
  130. Polyakova I.G. The main silica phases and some of their properties // Glass: selected properties and crystallization / Ed. J.W.P. Schmelzer. Berlin–Boston: De Gruyter, 2014. P. 197.
  131. Hou S., Cao Y., Xiong W., Liu H., Kou Y. Site requirements for the oxidative coupling of methane on SiO2-supported Mn catalysts // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. V. 45. № 21. P. 7077.
  132. Hou S., Cao Y., Xiong W., Liu H., Kou Y. In situ study on sodium salt-modified Mn SiO2 catalysts for the oxidative coupling of methane // Chin. J. Catal. 2006. V. 27. № 7. P. 553.
  133. Mahmoodi S., Ehsani M.R., Ghoreisi S.M. Effect of promoter in the oxidative coupling of methane over synthesized Mn/SiO2 nanocatalysts via incipient wetness impregnation // J. Ind. Eng. Chem. 2010. V. 16. № 6. P. 923.
  134. Palermo A., Varquez J.P.H., Lambert R.M. New efficient catalysts for the oxidative coupling of methane // Catal. Lett. 2000. V. 68. № 3–4. P. 191.
  135. Ji S., Xiao T., Li S., Chou L., Zhang B., Xu C., Hou R., York A.P.E., Green M.L.H. Surface WO4 tetrahedron: the essence of the oxidative coupling of methane over M–W–Mn/SiO2 catalysts // J. Catal. 2003. V. 220. № 1. P. 47.
  136. Gordienko Y., Usmanov T., Bychkov V., Lomonosov V., Fattakhova Z., Tulenin Y., Shashkin D., Sinev M. Oxygen availability and catalytic performance of NaWMn/SiO2 mixed oxide and its components in oxidative coupling of methane // Catal. Today. 2016. V. 278. № 1. P. 127.
  137. Sinev M., Ponomareva E., Sinev I., Lomonosov V., Gordienko Y., Fattakhova Z., Shashkin D. Oxygen Pathways in Oxidative Coupling of Methane and Related Processes. Case Study: NaWMn/SiO2 Catalyst // Catal. Today. 2019. V. 333. № 1. P. 36.
  138. Kiani D., Sourav S., Baltrusaitis J., Wachs I.E. Oxidative coupling of methane (OCM) by SiO2-supported tungsten oxide catalysts promoted with Mn and Na // ACS Catal. 2019. V. 9. № 7. P. 5912.
  139. Kiani D., Sourav S., Taifan W., Calatayud M., Tielens F., Wachs I.E., Baltrusaitis J. Existence and properties of isolated catalytic sites on the surface of b-cristobalite-supported, doped tungsten oxide catalysts (WOx/β-SiO2, Na-WOx/β-SiO2, Mn-WOx/β-SiO2) for oxidative coupling of methane (OCM): a combined periodic DFT and experimental study // ACS Catal. 2020. V. 10. № 8. P. 4580.
  140. Kiani D., Sourav S., Wachs I.E., Baltrusaitis J. Synthesis and molecular structure of model silica-supported tungsten oxide catalysts for oxidative coupling of methane (OCM) // Catal. Sci. Technol. 2020. V. 10. № 10. P. 3334.
  141. Sourav S., Wang Y., Kiani D., Baltrusaitis J., Fushimi R.R., Wachs I.E. Resolving the types and origin of active oxygen species present in supported Mn-Na2WO4/SiO2 catalysts for oxidative coupling of methane // ACS Catal. 2021. V. 11. № 16. P. 10288.
  142. Kiani D., Sourav S., Baltrusaitis J., Wachs I.E. Elucidating the effects of Mn promotion on SiO2-supported Na-promoted tungsten oxide catalysts for oxidative coupling of methane (OCM) // ACS Catal. 2021. V. 11. № 16. P. 10131.
  143. Sourav S., Wang Y., Kiani D., Baltrusaitis J., Fushimi R.R., Wachs I.E. New mechanistic and reaction pathway insights for oxidative coupling of methane (OCM) over supported Na2WO4/SiO2 catalysts // Angew. Chem. Int. Ed. 2021. V. 60. № 39. P. 21502.
  144. Kiani D., Sourav S., Wachs I.E., Baltrusaitis J. A combined computational and experimental study of methane activation during oxidative coupling of methane (OCM) by surface metal oxide catalysts // Chem. Sci. 2021. V. 12. № 42. P. 14143.
  145. Sourav S., Kiani D., Wang Y., Baltrusaitis J., Fushimi R.R., Wachs I.E. Molecular structure and catalytic promotional effect of Mn on supported Na2WO4/SiO2 catalysts for oxidative coupling of methane (OCM) reaction // Catal. Today. 2022. V. 416. P. 113837.
  146. Wang Y., Sourav S., Malizia J.P., Thompson B., Wang B., Kunz M.R., Nikolla E., Fushimi R. Deciphering the mechanistic role of individual oxide phases and their combinations in supported Mn-Na2WO4 catalysts for oxidative coupling of methane // ACS Catal. 2022. V. 12. № 19. P. 11886.
  147. Li D., Yoshida S., Siritanaratkul B., Garcia-Esparza A.T., Sokaras D., Ogasawara H., Takanabe K. Transient potassium peroxide species in highly selective oxidative coupling of methane over an unmolten K2WO4/SiO2 catalyst revealed by in situ characterization // ACS Catal. 2021. V. 11. № 22. P. 14237.
  148. Zanina A., Kondratenko V.A., Lund H., Li J., Chen J., Li Y., Jiang G., Kondratenko E.V. The role of adsorbed and lattice oxygen species in product formation in the oxidative coupling of methane over M2WO4/SiO2 (M = Na, K, Rb, Cs) // ACS Catal. 2022. V. 12. № 24. P. 15361.
  149. Aydin Z., Zanina A., Kondratenko V.A., Rabeah J., Lund H., Bartling S., Linke D., Kondratenko E.V., Li J., Chen J., Li Y., Jiang G. Effects of N2O and water on activity and selectivity in the oxidative coupling of methane over Mn–Na2WO4/SiO2: role of oxygen species // ACS Catal. 2022. V. 12. № 2. P. 1298.
  150. Ломоносов В.И., Гордиенко Ю.А., Синев М.Ю., Рогов В.А., Садыков В.А. Термохимия решеточного кислорода W, Mn-содержащих оксидных катализаторов окислительной конденсации метана // Журнал физической химии. 2018. Т. 92. № 3. С. 386.
  151. Гордиенко Ю.А., Ломоносов В.И., Пономарева Е.А., Синев М.Ю., Бухтияров А.В., Винокуров З.С. Химические и фазовые превращения в W-Mn-содержащих катализаторах окислительной конденсации метана // Журнал физической химии. 2019. Т. 93. № 3. С. 347.
  152. Sun W., GaoY., Zhao G., Si J., Liu Y., Lu Y. Mn2O3-Na2WO4 doping of CexZr1-xO2 enables increased activity and selectivity for low temperature oxidative coupling of methane // J. Catal. 2021. V. 400. P. 372.
  153. Sun W., Zhao G., Gao Y., Si J., Liu Y., Lu Y. An oxygen carrier catalyst toward efficient chemical looping-oxidative coupling of methane // Appl. Catal. B: Environ. 2022. V. 304. P. 120948.
  154. Лагунова Е.А., Ивакин Ю.Д., Синев М.Ю., Шашкин Д.П., Фаттахова З.Т., Гордиенко Ю.А. Структурирование и фазообразование в силикагеле под действием водных флюидов различной плотности // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2019. Т. 14. № 4. С. 49.
  155. Hinsen W., Bytyn W., Baerns M. Oxidative dehydrogenation and coupling of methane. In Proceedings of the 8th International Congress on Catalysis, Berlin (West), 1984. Vol. III. Weinheim: Verlag Chemie, 1985. P. 581.
  156. Tiemersma T.P., Tuinier M.J., Gallucci F., Kuipers J.A.M., van Sint Annaland M. A kinetics study for the oxidative coupling of methane on a Mn/Na2WO4/SiO2 catalyst // Appl. Catal. A: Gen. 2012. V. 433–434. P. 96.
  157. Ломоносов В.И., Усманов Т.Р., Синев М.Ю., Антонюк С.Н. Эффекты сопряжения при окислении этана в условиях реакции окислительной конденсации метана // Вестник МИТХТ. 2014. Т. 9. № 6. С. 55.
  158. Lomonosov V., Gordienko Y., Ponomareva E., Sinev M. Kinetic conjugation effects in oxidation of C1-C2 hydrocarbons // Chem. Eng. J. 2019. V. 370. P. 1210.
  159. Sun J., Thybaut J.W., Marin G.B. Microkinetics of methane oxidative coupling // Catal. Today. 2008. V. 137. P. 90.
  160. Alexiadis V.I., Thybaut J.W., Kechagiopoulos P., Chaar M., Van Veen A., Muhler M., Marin G.B. Oxidative coupling of methane: catalytic behaviour assessment via comprehensive microkinetic modeling // Appl. Catal. B: Environ. 2014. V. 150. P. 496.
  161. Alexiadis V.I., Chaar M., van Veen A., Muhler M., Thybaut J.W., Marin G.B. Quantitative screening of an extended oxidative coupling of methane catalyst library // Applied Catalysis B: Environmental. 2016. V. 199. P. 252–259.
  162. Ishikawa A., Tateyama Y. A first-principles microkinetics for homogeneous-heterogeneous reactions: application to oxidative coupling of methane catalyzed by magnesium oxide // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 2691.
  163. Takanabe K., Iglesia E. Rate and selectivity enhancements mediated by OH radicals in the oxidative coupling of methane catalyzed by Mn/Na2WO4/SiO2 // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47. № 40. P. 7689.
  164. Takanabe K., Iglesia E. Mechanistic aspects and reaction pathways for oxidative coupling of methane on Mn/Na2WO4/SiO2 Catalysts // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 23. P. 10131.
  165. Lomonosov V., Gordienko Y., Sinev M. Effect of water on methane and ethane oxidation in the conditions of oxidative coupling of methane over model catalysts. // Top. Catal. 2013. V. 56. P. 1858.
  166. Liang Y., Li Z., Nourdine M., Shahid S., Takanab K. Methane coupling reaction in an oxy-steam stream through an OH radical pathway by using supported alkali metal catalysts // ChemCatChem. 2014. V. 6. № 5. P. 1245.
  167. Takanabe K., Khan A.M., Tang Y., Nguyen L., Ziani A., Jacobs B.W., Tao F.F. Integrated in situ characterization of a molten salt catalyst surface: evidence of sodium peroxide and hydroxyl radical formation // Angew. Chem. 2017. V. 129. № 35. P. 10539.
  168. Aydin Z., Kondratenko V.A., Lund H., Bartling S., Kreyenschulte C.R., Linke D., Kondratenko E.V. Revisiting activity- and selectivity-enhancing effects of water in the oxidative coupling of methane over MnOx-Na2WO4/SiO2 and proving for other materials // ACS Catal. 2020. V. 10. № 15. P. 8751.
  169. Aydin Z., Zanina A., Kondratenko V., Eckelt R., Bartling S., Lund H., Rockstroh N., Kreyenschulte C., Linke D., Kondratenko E. Elucidating the effects of individual components in KxMnOy/SiO2 and water on selectivity enhancement in the oxidative coupling of methane // Catal. Sci. Technol. 2021. V. 11. № 17. P. 5827.
  170. Zanina A., Kondratenko V., Lund H., Li J., Chen J., Li Y., Jiang G., Kondratenko E. The role of adsorbed and lattice oxygen species in product formation in the oxidative coupling of methane over M2WO4/SiO2 (M = Na, K, Rb, Cs) // ACS Catal. 2022. V. 12. P. 15361.
  171. Zanina A., Kondratenko V., Makhmutov D., Lund H., Li J., Chen J., Li Y., Jiang G., Kondratenko E. Elucidating the role of oxygen species in oxidative coupling of methane over supported MnOx−Na2WO4‐containing catalysts // ChemCatChem. 2024. V. 16. e202300885.
  172. Chen J., Zanina A., Li J., Wu K., Jiang G., Kondratenko E. Mechanistic and kinetic insights into H2O effects in the conversion of C1–C3 hydrocarbons to value‐added products // ChemCatChem. 2024. V. 16. e202400571.
  173. Jiang L., Li K., Porter W., Wang H., Li G., Chen J. Role of H2O in catalytic conversion of C1 molecules // J. Am. Chem. Soc. 2024. V. 146. № 5. P. 2857.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Scheme 3. Schematic representation of the mechanism of activation of reagents and formation of products during oxidation of LA on oxide catalysts

Жүктеу (771KB)
Метадеректер
3. Scheme 1

Жүктеу (233KB)
Метадеректер
4. Scheme 2

Жүктеу (512KB)
Метадеректер