Анотація до роботи:

Гайдай С.В. Активність оксидних Cu-Co-Fe каталізаторів окиснення СО та їх фізико – хімічні характеристики. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 – фізична хімія. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2004.

Досліджено реакцію окиснення СО на оксидних Cu-Co-Fe каталізаторах. Встановлено, що високу каталітичну активність мають каталізатори, в яких присутня фаза Cu₂(OH)₃NO₃. В поверхневому шарі зразка з найвищою активністю знаходиться максимальна кількість кисню у гідроксильних групах. Формуванню активних зразків Cu-Co-Fe оксидної системи сприяє наявність магнітної компоненти заліза з розмірами кластерів 20-25 нм. Встановлено існування різних форм адсорбованого СО в поверхневому шарі оксидних Cu-Co-Fe каталізаторів, серед яких за низькотемпературне окиснення, найбільш ймовірно, відповідає a₂-форма СО. Показано, що спостереження гістерезисів на залежностях ступеня перетворення СО в СО₂ від температури в присутності слабко зв’язаної води може бути пояснено з точки зору гетерогенно-гомогенного механізму. Вивчено кінетику окиснення СО на оксидних Cu-Co-Fe зразках і показано, що кінетичні експериментальні дані узгоджуються з механізмом Ілі-Ріділа. Розроблено методику нанесення активної фази оксидної Cu-Co-Fe системи на терморозширений графіт з утворенням відповідної кластерної системи. Показано, що попередня обробка ТРГ азотною або сірчаною кислотами покращує каталітичні властивості нанесених оксидних Cu-Co-Fe каталізаторів.

1. Вивчено фізико-хімічні характеристики Cu-Co-Fe оксидних зразків та їх каталітичну активність в реакції окиснення СО. Встановлено, що в Cu-Co-Fe оксидних зразках при співвідношенні Co:Cu = 5:95 існує фаза Cu₂(OH)₃NO₃, яка обумовлює підвищення активності цих каталізаторів. Показано, що в поверхневому шарі зразка з найвищою активністю основна частина кисню знаходиться у гідроксильних групах.

2. Доведено, що формуванню активних зразків Cu-Co-Fe оксидної системи сприяє наявність магнітної компоненти заліза з розмірами кластерів 20-25 нм.

3. Показано, що в поверхневому шарі оксидних Cu-Co-Fe каталізаторів монооксид вуглецю адсорбується в декількох формах, які відрізняються між собою за енергією зв’язку з поверхнею, причому за низькотемпературне окиснення СО найбільш ймовірно відповідає ₂-форма. Для перебігу реакції окиснення СО при відносно низьких температурах необхідно, щоб поверхня зразка була вкрита атомарним хемосорбованим киснем.

4. Встановлено, що існування на ТД спектрах слабко зв’язаної води (E_d<145 кДж/моль) в кількості, більшій за міцно зв’язану воду (E_d>145 кДж/моль) і за кількість атомарного кисню, обумовлює наявність гістерезисів на залежностях ступеня перетворення СО в СО₂ від температури для оксидних Cu-Co-Fe каталізаторів.

5. Доведено, що окиснення СО на оксидних Cu-Co-Fe каталізаторах перебігає за механізмом Ілі-Ріділа. На основі використаного механізму отримано кінетичне рівняння, яке узгоджується з експериментальним.

6. Розроблена методика нанесення активної фази оксидної Cu-Co-Fe системи на терморозширений графіт.

Основні матеріали дисертації висвітлено в таких публікаціях:

1. Яцимирський В.К., Іщенко О.В., Гайдай С.В. Стан поверхні оксидної Fe-Co-Cu системи в реакції окиснення СО //Український хімічний журнал. - 2003. - № 4. – С.98-100.

2. Яцимирский В.К., Максимов Ю.В, Суздалев И.П., Ищенко О.В., Захаренко Н.И., Гайдай С.В. Физико-химические свойства и каталитическая активность оксидных Fe-Co-Cu катализаторов в реакции окисления СО // Теоретическая и экспериментальная химия.–2003.–№6.-С.70-72.

3. Яцимирський В.К., Іщенко О.В., Гайдай С.В. Особливості Fe-Co-Cu оксидних каталізаторів реакції окиснення СО // Зб.”Фізико-хімія конденсованих систем і між-фазних границь”//ВПЦ “Київський університет”.-2003.-С. 27-30.

4. Яцимирський В.К., Іщенко О.В., Гайдай С.В., Цапюк Г.Г. Кінетичні закономірності окиснення СО на оксидному Fe-Co-Cu каталізаторі та Co₂O₃ // Доповіді НАН України.–2003.-№9.–С.156-160.

5. Yatsimirsky V.K., Ischenko E.V., Gayday S.V. Properties of Fe-Co-Cu Oxide System in CO Oxidation // Abstracts of V–European Congress on Catalysis, EUROPACAT-V.–2001.–Р.34.

6. Яцимирський В.К., Іщенко О.В., Захаренко Н.И., Гайдай С.В. Каталітична активність Fe-Co-Cu системи в реакції окиснення СО //Тези Симпозіуму “Сучасні проблеми фізичної хімії”.–Донецьк.–2002.– C.48.

7. Гайдай С.В. Каталітичні властивості в реакції окиснення СО та адсорбційні характеристики оксидної Fe-Co-Cu системи //Тези 3 Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “ Сучасні проблеми хімії”.–Київ.–2002.– С.146.

8. Гайдай С.В. Особливості Fe-Co-Cu оксидних каталізаторів реакції окиснення СО // Тези Всеукраїнської конференції молодих вчених з актуальних питань хімії.-Київ.-2003.-С.35-36.

9. E.Ishenko, S.Gayday, M.Babich, L.Matzui, L.Vovchenko. Development of new catalysts: thermoexfoliated graphite-metal oxides // Abstracts of An International Conference on Carbon. – Spanish Carbon Group.-2003.-P.189-190.

10. V.K.Yatsimirsky, Yu.B.Maksimov, I.P.Suzdalev, E.V.Ischenko, N.I.Zakharenko, S.V.Gayday Phisicochemical properties and catalytic activity in CO oxidation of Fe-Co-Cu oxide systems // Abstracts of An the European Catalysis Forum, EuropaCat-VI.-Innsbruck, Austria.-2003.-P.A2.049.

11. Яцимирский В.К., Ищенко Е.В., Гайдай С.В. Температурно-гистерезисные эффекты при окислении СО на оксидних Fe-Co-Cu катализаторах. // Тезисы XV Симпозиум “Современная химическая физика”. – Туапсе. – 2003.-С. 57.