Изменение каталитической активности и селективности кобальта в окислении этилена при ступенчатом окислении его поверхности

Изучена зависимость каталитической активности фольги Со в окислении этилена от степени окисленности поверхности Со при ступенчатом окислении фольги. Эксперименты проводили при температурах 500–800°C импульсным методом с попеременной подачей тестовых импульсов смеси 0.2% C₂H₄–0.25% O₂–1% Ar–He и окислительных импульсов смеси 1% O₂–1% Ar–He. Степень окисленности поверхности Со-фольги менялась от полностью восстановленной поверхности до глубины окисления порядка сотни “монослоев” оксида кобальта. С помощью ренгенофазового анализа (РФА), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) показано, что на первом этапе ступенчатого окисления (от 0 до ~60 “монослоев” оксида) при всех температурах образуется СоО, и можно проследить изменение морфологии поверхности. В таком состоянии образцы имеют относительно высокую активность в парциальном и глубоком окислении этилена при 500–600°C, однако при 700–800°C глубокое окисление практически отсутствует, и скорость парциального окисления гораздо ниже, чем при 500–600°C. На втором этапе окисления поверхности (от ~60 до ~120 “монослоев” оксида) при 500–600°C наблюдается образование Со₃О₄, а также постепенное упорядочение кристаллов оксида. В этом состоянии образцы имеют постоянную (500°C) или экстремальную (600°C) активность в глубоком окислении этилена. Напротив, повышение температуры до 800°C приводит к резкому снижению каталитической активности фольги Со в указанном интервале степени окисленности.