Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Перспективные приложения ядерных технологий»

Все доклады секции

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ РУТЕНИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В РЕАКЦИИ ГОМОМОЛЕКУЛЯРНОГО ИЗОТОПНОГО ОБМЕНА ВОДОРОДА

Искандарова Е.Ф.

ФГУП «ПО «Маяк»

Боева О.А., Жаворонкова К.Н., Быстрова О.С.

Российский химико-технологический институт им. Д.И. Менделеева

Одним из перспективных методов получения дейтерия является низкотемпературная ректификация жидкого водорода.

Для получения чистого дейтерия из природного сырья этим методом необходимо комбинировать процесс ректификации с каталитическим разложением HD в отдельном реакторе:

2HD H2 + D2.

Катализатор процесса разложения HD должен обладать высокой активностью и стабильностью при низких температурах.

Ранее были исследованы нанесенные катализаторы на основе переходных d-металлов. Показано, что наибольшей активностью в исследуемой реакции обладали нанесенные рутениевые катализаторы. Эффективность нанесенного катализатора определяется природой активного компонента (металла), размерами и формой нанесенных частиц, динамикой их поверхности (реконструкция, сегрегация), а также свойствами и природой носителя, который может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на каталитическую активность. Для выяснения влияния носителя необходимо изучить поведение в данной реакции чистого металла.

Цель работы — исследование каталитических свойств пленок рутения, напыленных в сверхвысоком вакууме.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• напылить из массивного металлического образца пленки рутения;

• изучить адсорбционные свойства пленок рутения;

• определить температурную зависимость удельной каталитической активности;

• сравнить каталитические свойства пленок рутения со свойствами нанесенных рутениевых катализаторов.

Изучение адсорбционных свойств пленок заключалось в определении их поверхности, расчете теплоты адсорбции водорода и количества слабосвязанного водорода на поверхности рутения при разных температурах. Адсорбционные измерения проводились объемным методом в калиброванных объемах при давлении 0,1–1,3 Па (10-3–10-2мм.рт.ст.).

Исследование каталитических свойств пленок заключалось в изучении зависимости удельной каталитической активности от температуры и расчете энергии активации процесса. Измерение скорости исследуемой реакции проводили статическим методом без циркуляции газовой смеси при давлении 66,5 Па (0,5 мм рт. ст.). Анализ газовой смеси осуществляли непрерывно методом теплопроводности, основанном на различной ротационной теплоемкости молекул H2, D2 и HD при низких температурах.

Впервые исследована адсорбция водорода на пленках рутения в широком интервале температур (-1961400С), что позволило построить изобару адсорбции, показавшую наличие трех областей, и рассчитать значения изостерических теплот адсорбции.

Изучена кинетика изотопного обмена в интервале температур - 196160оС. Показано, что во всем исследованном интервале характер температурной зависимости удельной каталитической активности неизменен, энергия активации равна 2,4 кДж/моль, предэкспоненциальный множитель – 2•1016 молекул/(см2с).