Пероксидное каталитическое окисление метана на железосодержащих цеолитах

Abstract

Изучена селективность Fe-MFI-катализаторов в парциальном пероксидном окислении метана до метанола и муравьиной кислоты в зависимости от их топологии (нанокристаллы, микрокристаллы и массивный коммерческий) и активации щавелевой кислотой. Катализаторы изучены методами РФА, ИСП-ОЭС, СЭМ, ЭСДО, ТПД- NH3, адсорбции N2. TOF окисления метана увеличивается в ряду: нанокристаллы < микрокристаллы << коммерческий. Селективность по метанолу зависит главным образом от размера кристаллитов и увеличивается в том же ряду. Увеличение TOF и селективности по муравьиной кислоте, а также резкое снижение селективности по CO2 на всех активированных катализаторах были объяснены увеличением общей кислотности катализаторов и количества олигомерных оксокластеров железа. Высказано предположение о различных путях образования метанола/ CO2 (по свободнорадикальному маршруту) и муравьиной кислоты (по гетерогенному маршруту) на катализаторах Fe-MFI

The selectivity of Fe-MFI catalysts to partial peroxide oxidation of methane to methanol and formic acid was studied depending on their topology (Nanocrystals, Microcrystals, and bulk Commercial) and activation with oxalic acid. The catalysts were characterized by XRD, ICP-OES, SEM, UV-vis DR, NH3-TPD, N2 adsorption. TOF of methane oxidation increased in the series: Nanocrystals < Microcrystals << Commercial. The selectivity to methanol depended mainly on the crystallite size and increased in the same series. The increase in TOF and selectivity to formic acid, as well as a sharp decrease in the selectivity to CO2 over all the activated catalysts were accounted for by an increase in the total acidity of the catalysts and the number of oligomeric Fe oxo-clusters. Different pathways to the formation of methanol/CO2 (via free radical mechanism) and formic acid (via heterogeneous route) over Fe-MFI catalysts were suggested