Медь содержащие цеолиты типа морденит (MOR) являются основополагающим элементом перспективного с практической точки зрения метода получения метанола из природного газа. Трудность реализации процесса прямого окисления метана до метанола состоит в том, что более высокая реактивность получаемого метанола по сравнению с метаном способствует полному его окислению до CO2 и H2O. Для решения данной проблемы разрабатываются перспективные цеолитные катализаторы реакции окисления метана до метанола, обеспечивающие ее селективность, содержащих атомы переходных металлов, в частности меди. Одной из наиболее сложных и значимых задач является изучение атомного и электронного строения активных метал-кислородных центров, поскольку именно они определяют каталитическую активность материалов.
В рамках проекта РФФИ мол_а №18-32-00586 (руководитель Прядченко В.В.)
Изучено влияние температурных условий синтеза на структуру ближнего окружения атомов меди в цеолитах Cu-морденитах (Cu-MOR), полученных методом твердофазного ионного обмена. С помощью двух взаимодополняющих методов - спектроскопии рентгеновского поглощения и теории функционала плотности определены модели локальной атомной структуры активных центров меди в цеолите Cu-MOR при температурах 300 и 400 °С. Установлено, что при 300 °С среди ближайших соседей атома меди нет других атомов меди (одно-центровая модель), тогда как при 400 °С структура активного центра содержит не менее двух атомов меди, формирующих мостиковые структуры Cu-O-Cu. Определены структурные параметры Сu-O, Cu-Al и Cu-Cu связей
Рисунок 1 – (a,c) Схематическая иллюстрация возможных позиций атомов Cu в окрестности больших и малых структурных колец в каркасе цеолита Cu-MOR, и (b) изображение вида потенциала V(r), допускающего перемещение атомов Cu из окрестности больших колец (a) в окрестность малых колец (c)
Рисунок 2 – Сопоставление Cu K-XANES (a) и |F(R)| Сu K-EXAFS (b) экспериментальных Cu K-XAFS спектров в цеолите Cu-MOR при температурах RT, 300 и 400 °С; (с) – сопоставление экспериментальных (сплошные кривые) и теоретических (пунктирные кривые) спектров Cu K-XANES в цеолите Cu-MOR при температурах 300 и 400 °С.
Публикации
[1] К.Э. Бдоян, В.Н. Раздоров, А.М. Ермакова, В.А. Дурыманов, Л.А. Авакян, Г.Б. Сухарина, В.В. Прядченко // Инженерный вестник Дона. 2019. №. 1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2019/5521
[2] В.В. Прядченко, Г.Б. Сухарина, А.М. Ермакова, С.В. Базовая, T.A. Курзина, В.А. Дурыманов, В.А. Толстопятенко, В.В. Срабионян, Л.A. Авакян, Л.A. Бугаев // Письма в журнал технической физики (отправлено в журнал)