DETERMINATION OF CHARACTERISTICS OF THE SURFACE OF THE CATALYST Ru/HPS MN 100 (H2)
Authors: Максим Евгеньевич Григорьев, , Александр Иванович Сидоров, 
Published: January 2023

В статье показана значимость использования метода низкотемпературной адсорбции азота для анализа поверхности каталитических систем. Этим методом был исследован гетерогенный катализатор Ru/СПСMN 100 (Н). Данный катализатор показал высокие значения конверсии и селективности по многоатомным спиртам при его использовании в процессе жидкофазного гидрирования моно- и дисахаридов (глюкозы, ксилозы, мальтозы, маннозы, лактозы до соответствующих полиолов).Полученная изотерма адсорбции для Ru/СПСMN 100 (Н2)была отнесена к одному из типов изотерм по классификации Брунауэра, а также охарактеризована петля гистерезиса по номенклатуре ИЮПАК. Наличие петли гистерезиса было связано с процессом капиллярной конденсации газообразного азота в щелевидных порах катализатора, что может быть объяснено формированием рутенийсодержащих частиц в поверхностном слое катализатора. Проведен расчет удельной площади поверхности твердого пористого катализатора Ru/СПСMN 100 (Н) с использованием модели Лэнгмюра и модели БЭТ, а также осуществлено сравнение результатов машинного и ручного расчета. По модели Лэнгмюра удельная площадь поверхности составила 821,3 м/г, а по модели БЭТ - 728,6 м/г (ручной расчет). Показано хорошее совпадение данных ручного и машинного расчета по выбранным моделям. На основании данных по изотерме адсорбции азота была построена зависимость удельного адсорбированного объема азота от толщины адсорбированного слоя - t (t-график). На основании вида t-графика, а также типа изотермы адсорбции по классификации Брунауэра, и данным по распределению пор по размерам установлено, что структура пористого катализатора Ru/СПСMN 100 (Н) характеризуется значительной мезопористостью.

The article shows the importance of using the method of low-temperature nitrogen adsorption for the analysis of the surface of catalytic systems. This method was used to study the heterogeneous Ru/HPS MN 100 (H) catalyst. This catalyst showed high values of conversion and selectivity for polyhydric alcohols when used in the process of liquid-phase hydrogenation of mono- and disaccharides (glucose, xylose, maltose, mannose, lactose to the corresponding polyols). The resulting adsorption isotherm for Ru/HPS MN 100 (H) was assigned to one of the types of isotherms according to the Brunauer classification, and the hysteresis loop was also characterized according to the IUPAC nomenclature. The presence of a hysteresis loop was associated with the process of capillary condensation of gaseous nitrogen in the slit-like pores of the catalyst, which can be explained by the formation of ruthenium-containing particles in the surface layer of the catalyst. The specific surface area of the solid porous catalyst Ru/HPS MN 100 (H) was calculated using the Langmuir model and the BET model, and the results of machine and manual calculations were compared. According to the Langmuir model, the specific surface area was 821.3 m/g, and according to the BET model, 728.6 m/g (manual calculation). A good agreement between the data of manual and machine calculations for the selected models is shown. Based on the data on the nitrogen adsorption isotherm, the dependence of the specific adsorbed volume of nitrogen on the thickness of the adsorbed layer, t (t-plot), was plotted. Based on the type of the t-plot, as well as the type of adsorption isotherm according to the Brunauer classification, and data on the distribution of pore sizes, it was found that the structure of the porous catalyst Ru/HPS MN 100 (H) is characterized by significant mesoporousness.