SU1030007A1 - Catalyst for extracting oxygen from water - Google Patents
Catalyst for extracting oxygen from water Download PDFInfo
- Publication number
- SU1030007A1 SU1030007A1 SU813357178A SU3357178A SU1030007A1 SU 1030007 A1 SU1030007 A1 SU 1030007A1 SU 813357178 A SU813357178 A SU 813357178A SU 3357178 A SU3357178 A SU 3357178A SU 1030007 A1 SU1030007 A1 SU 1030007A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- catalyst
- water
- oxygen
- catalysts
- cobalt
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 29
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(II) oxide Inorganic materials [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- OMADVGOESYVOBZ-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide oxocobalt Chemical compound N#[N+][O-].[Co]=O OMADVGOESYVOBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- -1 for example Chemical compound 0.000 description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DQDXQAOSZJEGQT-UHFFFAOYSA-N N#[N+][O-].[Co] Chemical compound N#[N+][O-].[Co] DQDXQAOSZJEGQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical group [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001308 Zinc ferrite Inorganic materials 0.000 description 1
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- YKIOKAURTKXMSB-UHFFFAOYSA-N adams's catalyst Chemical group O=[Pt]=O YKIOKAURTKXMSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- NXFVVSIQVKXUDM-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) oxido(oxo)chromium Chemical compound [Co++].[O-][Cr]=O.[O-][Cr]=O NXFVVSIQVKXUDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- WGEATSXPYVGFCC-UHFFFAOYSA-N zinc ferrite Chemical compound O=[Zn].O=[Fe]O[Fe]=O WGEATSXPYVGFCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
Изобретение относитс к гетероге ным катализаторам выделени кислоро да из воды, а именно к соединени м типа шпинелей, катализирующим окисление воды химическими окислител ми образующимис в фотокаталитических системах. . Известен катализатор дл выделени кислорода из воды, представл ющий собой коллоидную платину или палладий или рутений Cl. Недостатком этого катализатора вл етс : невысока активность. Известен катализатор, представ.л ющий собой двуокись платины или : ириди 2J. Недостатком этого катализатора т же вл етс невысока его активност в реакции окислени воды, и также использование благородных металлов. Известен гомогенный катализатор , представл ющий собой соединение металлов железа, кобальта или меди, например, хлоридаз железа -или кобальта, или комплексное соединени кобальта состава Со(вР)з J (С104)зСЗ Недостатком этого катализатора . вл етс его мала устойчивость в водных растворах вследствие гидроли за, а также недостаточно высокие .вы ходы кислорода в щелочных и особенно кислых растворах (70 и. 50% от теории при рН 9 и б, соответственно h Така низка селективность катализаторов в кислых растворах вл ет особенно существенным недостатком дл фотокаталитических систем, поскольку именно вкислых растворах происходит фотокаталитическоё выделение водорода. Целью изобретени вл етс повышение устойчивости и селективности катализаторов окислени воды до мол кул рного кислорода в широкой облас ти рН путем использовани гетерогенных катализаторов, не содержащих металлы платиновой группы. Поставленна цель достигаетс Применением соединений типа шпинели общей формулы М., где М метсшл , выбранный из группы,, содерж щей железо, кобальт, цинк и никель; металл, выбранный из группы. содержащей хром, железо .и кобальт, или закиси - окиси кобальта в качестве катализатора дл выделени кис лорода из водал.. Эти соединени описаны в как катализаторы глубокого окислени органических веществ, однако дл вы делени кислорода из воды эти катализаторы ранее не использовались. При выделении кислорода из воды, требутотс катализаторы, которые про изводили бы перенос 4-х электронов. .Предложенные же в качестве каталйза торов соединени позвол ют осуществл ть этот процесс с высокой эффективностью в присутствии окислителей. П р и м е р 1. 20 мг Ru/вру/з()3 раствор ют в 20 мл 5 -ЮЗ HgSO и добавл ют в качестве катализатора 10 мг растертого в пудру Хромита железа FeCrgO. Затем приливают 3,3 мл 0,2 н NaOH, при этом рН раствора измен етс до ЗД. Количество выделившегос при этом кислорода измер ют хроматографически. Врем реакции 5 мин при комнатной тем ,ературе. Выход кислорода 3, Али 60% от стехиометрии. Пример 2. Количества комп.лекса , катализатора .и кислоты такие же,.как в примере 1. К полученному раствору добавл ют 3,9 мл 0,2 н NaOH, при siTOM рН раствора увеличиваетс до 9,6. Выход кислорода 5,7- Ю моль иди 100%. Пример 3. 20 мг Ru(Bpy),j СС204)з раствор ют в 20 мл i 5-1р Зн HjSO). и добавл ют в качестве катализатора 10 мг растертого в пудру феррита коба,льта СоРе/ О. Подщелачивают раствор 0,2 н NaOH до рН 3,1, Выдел етс 3,1-10 моль О2 или 55%. П р и м е р 4. Реактивы те же как в примере 1, но в качестве катализатора используют 10 мг хромита кобальта СоСг204 Выдел етс 2,8ID моль 02 или 55%. Пример 5. Реактивы те же, что в примере 1, но в качестве катализатора используют 10 мг феррита цинка ZnFegO. Выход Qj 1,410 моль или 25%. Пример б. Реактивы те же, как в примере 1, добавл ют 10 мг катализатора, представл йщего твердый раствор NiCo204 + CoAl204. Выход 0 3,1-10 моль или 55%. Пример 7. Реактивы те же, как в примере 1. В качестве катализатора используют 10 мг . Выдел етс 5,7 -10 моль кислорода или 100%. П р, и м е р 8. 20 мг . Ре(рЬеп)зСС204)3 раствор ют в 20 мл н и добавл ют в качестве катализатора 10 мГ РеСг204 . и 3,9 мл 0,2 н NaOH. При этом рН раствора увеличиваетс до 9,6. Выход 02, моль или 55%. Сравнительна характеристика известных и предлагаемых катализаторов представлена в таблице (известные катализаторы отмечены звездочкой). Предла -аемые катализаторы не содержат в своем составе благородных металлов и отличаютс высокой стабильностью в водных растворах рН от 1 до 14 к по,звол) ..селейтив ностью, существенно eoJiiee высокой, чем у известных технических решений , и.скоростью, выдел :ть кислород The invention relates to heterogeneous catalysts for the separation of oxygen from water, namely, compounds of the type of spinel, catalyzing the oxidation of water by chemical oxidants formed in photocatalytic systems. . A catalyst for the release of oxygen from water is known, which is colloidal platinum or palladium or ruthenium Cl. The disadvantage of this catalyst is: low activity. A known catalyst is platinum dioxide or: iridium 2J. The disadvantage of this catalyst is its low activity in the reaction of water oxidation, and also the use of noble metals. A homogeneous catalyst is known, which is a compound of metals of iron, cobalt or copper, for example, iron chloride or cobalt, or a complex compound of cobalt of composition Co (bp) c J (C104) sSZ The disadvantage of this catalyst. its low stability in aqueous solutions due to hydrolysis, as well as insufficiently high oxygen paths in alkaline and especially acidic solutions (70 and 50% of theory at pH 9 and b, respectively. h. The selectivity of catalysts in acid solutions is low. There is a particularly significant drawback for photocatalytic systems, since it is acidic solutions that cause photocatalytic hydrogen evolution. The aim of the invention is to increase the stability and selectivity of water oxidation catalysts to oxygen in a wide range of pH by using heterogeneous catalysts that do not contain platinum group metals. The goal is achieved by using compounds of the spinel type of the general formula M., where M is silver selected from the group containing iron, cobalt, zinc and nickel; metal selected from the group containing chromium, iron and cobalt, or nitrous oxide cobalt as a catalyst for the separation of oxygen from water. These compounds are described as catalysts for the deep oxidation of organic substances, however, oxygen from the water, these catalysts have not been used. When oxygen is released from water, catalysts are required that would transport 4 electrons. The compounds proposed as catalysts allow this process to be carried out with high efficiency in the presence of oxidizing agents. EXAMPLE 1 20 mg of Ru / I lie / g () 3 is dissolved in 20 ml of 5-UZ HgSO and 10 mg of iron FeCrgO pounded into Chromite powder is added as a catalyst. Then, 3.3 ml of 0.2 N NaOH is poured in, while the pH of the solution is changed to ZD. The amount of oxygen liberated in this way is measured by chromatography. Reaction time 5 min at room temperature, eurature. Oxygen yield 3, Ali 60% of stoichiometry. Example 2. The amounts of the complex, catalyst, and acids are the same as in Example 1. 3.9 ml of 0.2N NaOH was added to the resulting solution, with siTOM the pH of the solution increased to 9.6. Oxygen yield 5.7- U mol or 100%. Example 3. 20 mg of Ru (Bpy), j CC204) are dissolved in 20 ml of i 5-1p 3H 3 (HjSO). and, as a catalyst, 10 mg of coba ferrite crushed into powder, LITE CoE / O. is added as a catalyst. The solution is made alkaline with 0.2 N NaOH to pH 3.1, 3.1 to 10 mol O2 or 55% is released. Example 4: The reagents are the same as in Example 1, but 10 mg of cobalt chromite CoCr204 are used as a catalyst. 2.8ID mole 02 or 55% is isolated. Example 5. The reagents are the same as in example 1, but using 10 mg of zinc ferrite ZnFegO as a catalyst. The output of Qj 1,410 mol or 25%. Example b. The reagents are the same as in Example 1, 10 mg of catalyst is added, which is a solid solution of NiCo204 + CoAl204. Yield 0 3.1-10 mol or 55%. Example 7. The reagents are the same as in example 1. 10 mg is used as a catalyst. 5.7 -10 mol of oxygen or 100% is liberated. PR, and measure 8. 20 mg. Pe (plep) CZS204) 3 is dissolved in 20 ml of n and 10 mG of PeCr204 is added as a catalyst. and 3.9 ml of 0.2 N NaOH. With this, the pH of the solution increases to 9.6. Output 02, mol, or 55%. A comparative characteristic of the known and proposed catalysts is presented in the table (known catalysts are marked with an asterisk). The proposed catalysts do not contain noble metals in their composition and are distinguished by high stability in aqueous solutions of pH from 1 to 14 K, which allows us to achieve a high level of activity, a significant increase in eoJiiee than in the known technical solutions, and oxygen
из воды под действием разнообразных, окислителей, в частности, трисбипи- ) ридильных и трисфенантролиновых комплексов рутени (ш Л осми (ЦП и железа (III ), которые можно получать, te том числе, под действием света в фотокаталитических системах. Так каталитическа активность предлага емах катализаторов, например, в примере 2 соответствует выделению 0., 7 мл ,02 в ч на мг катализатора. Катализаторы сохран ют свою активность при работе в водных растворах с температурой 0-100°С, в том чисйе в услови5 I х сильного светового облучени . Катализаторы не вл ютс специфичными и позвол ют использовать., дл выделени кислорода различные окислители.from water under the action of various oxidizing agents, in particular, trisbipi-ridyl and trisphenanthroline complexes of ruthenium (w / osmi Emissions of catalysts, for example, in example 2, corresponds to a release of 0., 7 ml, 02 per hour per mg of catalyst. The catalysts retain their activity when operating in aqueous solutions with a temperature of 0-100 ° C, including 5 irradiation. are specific and allow the use of various oxidizing agents for the release of oxygen.
: RU ( 2,2 - бипиридил З: RU (2,2 - bipyridil Z
п /P /
.«.. ".
.«.. ".
- -- -
ПP
ИAND
ИAND
ПP
Fe (фенантролинЯFe (phenanthroline
--
CoCbjCocbj
49 60 48 68 3449 60 48 68 34
Соеп2СSoep2S
FeCIgFecig
РеСг20.( пример 1)100ReСг20. (Example 1) 100
: :
СозО(Г1ример 2)100SoSO (G1 Example 2) 100
СоFe 0 {пример 3)55CoFe 0 {example 3) 55
CoCTgO(пример 4)50CoCTgO (example 4) 50
ZnFegOj, С пример 5)25 NiCo,Al.do(пример 6) 55ZnFegOj, C example 5) 25 NiCo, Al.do (example 6) 55
J . оJ. about
РеСг-О.(пример 7)55ReSg-O. (Example 7) 55
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU813357178A SU1030007A1 (en) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | Catalyst for extracting oxygen from water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU813357178A SU1030007A1 (en) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | Catalyst for extracting oxygen from water |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1030007A1 true SU1030007A1 (en) | 1983-07-23 |
Family
ID=20983626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU813357178A SU1030007A1 (en) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | Catalyst for extracting oxygen from water |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1030007A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2293605C1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)", ГОУ ВПО ЮРГТУ(НПИ) | Method of production of nickel ferrite-chromite (ii) |
| RU2313492C1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Method of production of the solid solutions of the composition indicated below |
-
1981
- 1981-09-25 SU SU813357178A patent/SU1030007A1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2293605C1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)", ГОУ ВПО ЮРГТУ(НПИ) | Method of production of nickel ferrite-chromite (ii) |
| RU2313492C1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Method of production of the solid solutions of the composition indicated below |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101977684B (en) | Use of a supported catalyst containing precious metal for oxidative dehydrogenation | |
| JP2716534B2 (en) | Method for producing gluconic acid or its alkali metal salt | |
| TWI281416B (en) | Catalyst for steam reforming of methanol and method for producing hydrogen therewith | |
| US3399956A (en) | Process for converting monovalent thallium compounds to trivalent thallium compounds | |
| SU1030007A1 (en) | Catalyst for extracting oxygen from water | |
| US6680385B2 (en) | Catalytic preparation of aryl methyl ketones using a molecular oxygen-containing gas as the oxidant | |
| KR840000985B1 (en) | Bi-containing methacrolein oxidation catalyst | |
| Kholdeeva et al. | Oxidation of 2, 3, 6-trimethylphenol in the presence of phosphomolybdovanadium heteropoly acids | |
| JPH10277392A (en) | Catalyst for synthesis of methanol | |
| Parmon et al. | Spinels as heterogeneous catalysts for oxidation of water to dioxygen by tris-bipyridyl complexes of iron (III) and ruthenium (III) | |
| Wakabayashi et al. | Oxidation of coals in liquid phases. IX. Kinetics of the base-catalyzed oxidation of acetate ion by oxygen at elevated temperatures. | |
| Chakravorti et al. | First electrosynthesis of transition metal peroxo complexes. Synthesis, characterization and reactivity of molybdenum and tungsten heteroligand peroxo complexes | |
| JP3510406B2 (en) | Methanol synthesis catalyst | |
| JPS62269746A (en) | Catalyst composition for oxidation reaction | |
| JP3051918B2 (en) | Photocatalyst for decomposing nitrate ion in water and method for decomposing and removing nitrate ion | |
| JP4092538B2 (en) | Method for producing hydrogen-containing gas | |
| JP3748588B2 (en) | Method for producing glycolic acid | |
| JP3510404B2 (en) | Methanol synthesis catalyst | |
| Elizarova et al. | Dioxygen evolution from aqueous acid solutions of ruthenium complexes with nitrogen-containing ligands | |
| GB1282775A (en) | Improvements in or relating to the preparation of terephthalic acid | |
| Elizarova et al. | Iron Hydroxides—New Catalysts for Oxidation Reactions in Aqueous Solutions | |
| JPS57108034A (en) | Preparation of 4-hydroxybenzaldehyde | |
| JP3526345B2 (en) | Method for producing arylalkyl hydroperoxides | |
| RU2239494C1 (en) | Catalyst for oxidizing phenol-series compounds | |
| JPS62269749A (en) | Catalyst composition for oxidation reaction |