Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Создание каталитических покрытий золь-гель методом для увеличения экологических показателей интерметаллидных пористых горелок

А.А. Пономарева1,2, В.Е. Ситникова1, К.А. Цой2

1 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»
2 ФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.760

Оригинальная статья

Аннотация: Экологические параметры энергетического оборудования важны с точки зрения минимизации негативного воздействия на окружающую среду. Интерметаллидные инфракрасные пористые беспламенные горелки являются новым поколением горелочных устройств с улучшенными характеристиками. Газовые горелки относятся к наиболее эффективным устройствам прямого преобразования теплоты горения в энергию инфракрасного излучения. Несмотря на улучшенные по сравнению с традиционными горелками экологические характеристики инфракрасных пористых горелок, при работе они могут выделять нежелательные и опасные продукты горения газовых смесей (или других топлив), особенно при переходных и высокомощных режимах. В этой работе были получены каталитические покрытия оксидных систем на основе церия с небольшим добавлением оксидов кремния. Осаждение каталитического материала на пористые интерметаллидные подложки фиксировалось с применением весового метода, оптической системы анализа и сканирующей электронной микроскопии, а изучение химической структуры – с помощью ИК-спектроскопии. Выявлено равномерное распределение покрытия по поверхности подложки и соответствие ИК-пиков химическому составу синтезированных систем.

Ключевые слова: каталитические покрытия, металлооксидные структуры, пористые горелки, золь-гель технология, инфракрасная спектроскопия

  • Пономарева Алина Александровна – к.т.н., доцент в Центре химической инженерии, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО, старший научный сотрудник в Международной лаборатории горения и энергетики ФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет»
  • Ситникова Вера Евгеньевна – к.х.н., доцент в Центре химической инженерии, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»
  • Цой Константин Алексеевич – старший преподаватель в департаменте энергетических систем Политехнического института, ФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет»

Ссылка на статью:

Пономарева, А.А. Создание каталитических покрытий золь-гель методом для увеличения экологических показателей интерметаллидных пористых горелок / А.А. Пономарева, В.Е. Ситникова, К.А. Цой // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 760-768. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.760.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Пат. 2640305, Российская Федерация МПК F23D 14/16. Радиационная газовая горелка / Минаев С.С., Гущин А.Н., Цой К.А. и др.: заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Синтез-СВ» – № 2017107577; заявл. 07.03.2017; опубл. 27.12.2017, Бюл. № 36. – 11 с.
2. Yakovlev, I. Pore-scale study of complex flame stabilization phenomena in thin-layered radial porous burner / I. Yakovlev, A. Maznoy, S. Zambalov // Combustion and Flame. – 2021. – V. 231. – Art. № 111468. – 18 p. DOI: 10.1016/j.combustflame.2021.111468.
3. Maznoy, A. Fuel interchangeability for lean premixed combustion in cylindrical radiant burner operated in the internal combustion mode / A. Maznoy, N. Pichugin, I. Yakovlev et al. // Applied Thermal Engineering. – 2020. – V. 186.– Art. № 115997. – 14 p. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115997.
4. Maznoy, A. Development of a new infrared heater based on an annular cylindrical radiant burner for direct heating applications / A. Maznoy, A. Kirdyashkin, N. Pichugin et al.// Energy. – 2020. – V. 204. – Art. № 117965. – 11 p. DOI: 10.1016/j.energy.2020.117965.
5. Gangopadhyay, Sh. Structure and properties of cerium oxides in bulk and nanoparticulate forms/ Sh. Gangopadhyay, D.D. Frolov, A.E. Masunov et al.// Journal of Alloys and Compounds – 2013. – V. 584. – P. 199-208. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.09.013.
6. Rodriguez, J.A. Ceria-based model catalysts: fundamental studies on the importance of the metal–ceria interface in CO oxidation, the water–gas shift, CO2 hydrogenation, and methane and alcohol reforming / J.A. Rodriguez, D.C. Grinter, Z. Liu, et al. // Chemical Society Reviews. – 2017. – V. 46. – I. 7. – P. 1824-1841. DOI: 10.1039/C6CS00863A.
7. Jung, C.R. Selective oxidation of CO over CuO–CeO2 catalyst: effect of calcination temperature / C.R. Jung, J. Han, S.W. Nam et al. // Catalysis Today. – 2004. – V. 93-95. – P. 183-190. DOI: 10.1016/j.cattod.2004.06.039.
8. Burange, A.S. Oxidation of benzylic alcohols to carbonyls using tert-butyl hydroperoxide over pure phase nanocrystalline CeCrO3/ A.S. Burange, R.V. Jayaram, R. Shukla, A.K. Tyagi // Catalysis Communications. – 2013. – V. 40. – P. 27-31. DOI: 10.1016/j.catcom.2013.05.019.
9. Liu, Z. Dry reforming of methane on a highly-active Ni–CeO2 catalyst: Effects of metal-support interactions on C–H bond breaking / Z. Liu, D.C. Grinter, P.G. Lustemberg et al. // Angewandte Chemie International Edition. – 2016. – V. 55. – I. 26. – P. 7455-7459. DOI: 10.1002/anie.201602489.
10. Marinho, A.L.A. Development of catalytic process for biogas upgrading study of structure and oxygen mobility on Ni and Pt nanoparticles encapsulated catalysts: Doctor’s thesis in Catalysis: defended 30.10.2020 / Marinho Andre Luiz Alvarenga. – Universidade federal do Rio de Janeiro, 2020. – 222 p.
11. Тригуба, А.М. Влияние наноструктурного катализатора на основе диоксида церия на экологические характеристики пористых грелок / А.М. Тригуба, К.А. Цой, А.А. Пономарева // Наука настоящего и будущего. – 2018. – Т. 1. – С. 646-648.
12. Labhasetwar, N. Perovskite-type catalytic materials for environmental applications / N. Labhasetwar, G. Saravanan, S.K. Megarajan et al. // Science and Technology of Advanced Materials. – 2015. –V. 16. – Art. № 036002. – 13 p. DOI: 10.1088/1468-6996/16/3/036002.
13. Zhao, K.CaO/MgO modified perovskite type oxides for chemical-looping steam reforming of methane / К. Zhao, F. He, Z. Huang et al. // ournal of fuel chemistry and technology. – 2016. – V. 44. – I. 6. – P. 680-688. DOI: 10.1016/S1872-5813(16)30032-9.
14. Khan, R. Role of perovskites as a bi-functional catalyst for electrochemical water splitting: A review / R. Khan, M.T. Mehran, S.R. Naqvi et al. // International journal of energy research. – 2020. – V. 44. – I. 12. – P. 9714-9747. DOI: 10.1002/er.5635.
15. Zhang, J. Coke-resistant Ni@SiO2 catalyst for dry reforming of methane / J. Zhang, F. Li // Applied Catalysis B: Environmental. – 2015. – V. 176-177. – P. 513-521. DOI: 10.1016/j.apcatb.2015.04.039.
16. Sochugov, N.S. Advanced fuel cell development in Russia / N.S. Sochugov, T.I. Sigfusson, A.A. Solovyev et al. // Energy Procedia. – 2012. – V. 29. – P. 594-605. DOI: 10.1016/j.egypro.2012.09.069.
17. Solovyev, A.A. Solid oxide fuel cell with Ni–Al support / A.A. Solovyev, S.V. Rabotkin, A.V. Shipilova et al. // International Journal of Hydrogen Energy. – 2015. – V. 40. – I. 40. – P. 14077-14084. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.07.151.
18. Maznoy, A. A study on the effects of porous structure on the environmental and radiative characteristics of cylindrical Ni–Al burners / A. Maznoy, A. Kirdyashkin, S. Minaev et al. // Energy. – 2018. – V. 160. – P. 399- 409. DOI: 10.1016/j.energy.2018.07.017.
19. Fursenko, R. Temperature and radiative characteristics of cylindrical porous Ni–Al burners / R. Fursenko, A. Maznoy, E. Odintsov et al. // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2016. – V. 98. – P. 277-284. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.03.048.
20. Kumar, E. Preparation and studies of cerium dioxide (CeO2) nanoparticles by microwave-assisted solution method / E. Kumar, P. Selvarajan, K. Balasubramanian // Recent Research in Science and Technology. – 2010. – V. 2. – I. 40. – P. 37-41.
21. Kundu, S. Fabrication of catalytically active nanocrystalline samarium ( Sm )-doped cerium oxide (CeO2) thin films using electron beam evaporation / S. Kundu, N. Sutradhar, R. Thangamuthu et al. // Journal of Nanoparticle Research. – 2012. – V. 14. – I. 8. – Art. № 1040. – 16 p. DOI: 10.1007/s11051-012-1040-0.
22. Pop, O.L. FT-IR studies of cerium oxide nanoparticles and natural zeolite materials / O.L. Pop, Z. Diaconeasa, A. Mesaroş et al. // Bulletin UASVM Food Science and Technology. – 2015. – V. 72. – I. 1. – P. 50-55. DOI: 10.15835/buasvmcn-fst:11030.
23. Silicon compounds: silanes & silicones / ed. by B. Arkles, P.J. Launer. – 3rd ed. – Morrisville: Gelest Inc., 2013. – 608 p.
24. Zaid, M.H.M. Synthesis and characterization of samarium doped calcium soda–lime–silicate glass derived wollastonite glass–ceramics/ M.H.M. Zaid, H.A.A. Sidek, R. El-Mallawany et al. // Journal of materials research and technology. – 2020. – V. 9. – I. 6. – P. 13153–13160. DOI: 10.1016/j.jmrt.2020.09.058.
25. Zheng, X.Ag -decorated core-shell Sm2O3@TiO2 nanocomposites with enhanced visible-light photocatalytic performance / X. Zheng, X. Li, H. Peng, J. Wen // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2018. – V. 123. – P. 206-215. DOI: 10.1016/j.jpcs.2018.07.022.
26. Njoku, C.B. Physical chemical properties of Ce0,08Sm0,02IryCo1-yO3-δ (y=0,03– 0,04) and preliminary testing as cathode material for low-temperature SOFC / C.B. Njoku, B. Omondi, P.G. Ndungu // South African Journal of Chemistry. – 2017. – V. 70. – P. 171-180. DOI: 10.17159/0379-4350/2017/v70a24.
27. Mahdi, B.A. Biosorption of lead from industrial wastewater using some part of date palm trees / B.A. Mahdi, A.A. Maki, Z.A. Abdulnabi, A. Altaee // Pollution Research. – 2019. – V. 38. – I. 4. – P. 853-861.
28. Максимов,А.И. Основы золь-гель-технологии нанокомпозитов / А.И. Максимов, В.А. Мошников, Ю.М. Таиров и др. – СПб: Изд-во «Элмор», 2008. – 255 с.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒