ekipЭкология и промышленность РоссииEcology and Industry of Russia1816-03952413-6042ООО "Калвис"10.18412/1816-0395-2025-12-32-39ekip-3078Research ArticleНАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИSCIENTIFIC DEVELOPMENTSВлияние модифицирования катализаторов фишера-тропша на синтез высших (C2+) спиртов — ценного сырья для устойчивого авиатопливаThe effect of Modification of Fischer-Tropsch Catalysts on the Synthesis of Higher C2+ Alcohols, Valuable Raw Materials for Sustainable Aviation FuelsСимаковаИ. Л.SimakovaI. L.

канд. хим. наук, вед. науч. сотрудник

Cand. Sci. (Chem.), Leading Research Fellow

podpiska@kalvis.ruФедеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук"РоссияFederal Research Center Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20251512202529123239Copyright © ООО "Калвис", 20252025ООО "Калвис"ООО "Калвис"https://www.ecology-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.ecology-kalvis.ru/jour/article/view/3078

Установлены данные об активности Fe-содержащих катализаторов Фишера-Тропша, допированных Cu, Co и K, нанесенных на аттапульгит, а также с разным соотношением Cu:Fe (3:17, 12:8 или 17:3) в синтезе С2+ спиртов из синтез-газа (H2:CO=1; 2) для получения устойчивого авиатоплива (225–300 °C, 30 бар). Выявлено, что совместное нанесение Cu, Fe, Co и K обеспечивает более высокий выход С2+ спиртов, селективность по которым растет с увеличением доли Fe и температуры (H2:CO=1), достигая 90 % на 3Cu17FeCoK/аттапульгит при конверсии СО < 10 %. Отмечено, что более высокая активность 3Cu17FeCoK по маршруту синтеза С2+ спиртов, по-видимому, связана с более высоким содержанием высокодисперсных фаз Fe0; Fe3O4 (РФА) и равномерным распределением металлов на поверхности (ПЭМ), обеспечивающим эффективный межфазовый контакт.

Data on the activity of Fe-containing Fischer-Tropsch catalysts doped with Cu, Co, and K deposited on attapulgite, as well as with different Cu:Fe ratios (3:17, 12:8 or 17:3), have been established in the synthesis of C2+ alcohols from synthesis gas (H2:CO=1; 2) to produce sustainable aviation fuel (225–300 °C, 30 bar). It was found that the joint introduction of Cu, Fe, Co and K provides a higher yield of C2+ alcohols, the selectivity of which increases with increasing proportion of Fe and temperature (H2:CO=1), reaching 90% over 3Cu17FeCoK/attapulgite at CO < 10% conversions. It is noted that the higher activity of 3Cu17FeCoK along the route of synthesis of C2+ alcohols is apparently associated with a higher content of highly dispersed phases of Fe0; Fe3O4 (XRD) and a uniform distribution of metals on the surface (TEM), providing effective interphase contact.

высшиеС2+ спиртысинтез-газмодифицированные катализаторы Фишера-Тропшавозобновляемое авиатопливоhigherC2+ alcoholssynthesis gasmodified Fischer-Tropsch catalystssustanable aviation fuelАвторы благодарны сотрудникам ИК СО РАН канд. физ.-мат. наук Е.Ю. Герасимову (ПЭМ), канд. хим. наук В.П. Пахаруковой (РФА), а также сотрудникам Университета Або Академи за помощь в проведении исследований и обсуждение результатов. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания Института катализа СО РАН (проект FWUR-2024-0035).The authors are grateful to Ph.D. E.Yu. Gerasimov (TEM), Ph.D. V.P. Paharukova (XRD) from Boreskov Institute of Catalysis SB RAS, as well as to the staff of Abo Akademi University (Turku) for their assistance and fruitful discussion of the results. The work was carried out with the financial support from the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of a state assignment from the Institute of Catalysis of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (project FWUR-2024-0035).ReferencesМитрова T., Хохлов A., Мельников Ю., Пердеро A., Мельникова M., Залюбовский Е. Глобальная климатическая угроза и экономика России: в поисках особого пути. 2020 https://sk.skolkovo.ru/storage/file_storage/74285006-e26c-4aec-9c1dc38bb44891a7/SKOLKOVO_EneC_Climate_Primer_RU.pdf (доступно 01.10.2025).Митрова T., Хохлов A., Мельников Ю., Пердеро A., Мельникова M., Залюбовский Е. Глобальная климатическая угроза и экономика России: в поисках особого пути. 2020 https://sk.skolkovo.ru/storage/file_storage/74285006-e26c-4aec-9c1dc38bb44891a7/SKOLKOVO_EneC_Climate_Primer_RU.pdf (доступно 01.10.2025).Попова И.М., Колмар О.И. Низкоуглеродное развитие России: вызовы и возможности в новых условиях. Вестник международных организаций. 2023. Т. 18. № 4. С. 1—30.Попова И.М., Колмар О.И. Низкоуглеродное развитие России: вызовы и возможности в новых условиях. Вестник международных организаций. 2023. Т. 18. № 4. С. 1—30.https://afdc.energy.gov/fuels/sustainable-aviation-fuel.https://afdc.energy.gov/fuels/sustainable-aviation-fuel.https://www.icao.int/environmental-protection/Documents/CorsiaBrochure_8Panels-RUS-Web.pdf.https://www.icao.int/environmental-protection/Documents/CorsiaBrochure_8Panels-RUS-Web.pdf.https://rspp.ru/events/news/v-komitete-rspp-sostoyalos-zasedanierabochey-gruppy-po-voprosam-realizatsii-klimaticheskikh-proektov-iuglerodnomu-tsenoobrazovaniyu-684696b54058f/.https://rspp.ru/events/news/v-komitete-rspp-sostoyalos-zasedanierabochey-gruppy-po-voprosam-realizatsii-klimaticheskikh-proektov-iuglerodnomu-tsenoobrazovaniyu-684696b54058f/.https://www.rbc.ru/business/16/09/2025/68c84ae09a7947a27c9034de.https://www.rbc.ru/business/16/09/2025/68c84ae09a7947a27c9034de.Bioenergy Technologies Office. Sustainable Aviation Fuel: Review of Technical Pathways. Report by Holladay J., Abdullah Z., Heyne J. beto-sust-aviation-fuel-sep-2020.pdf.Bioenergy Technologies Office. Sustainable Aviation Fuel: Review of Technical Pathways. Report by Holladay J., Abdullah Z., Heyne J. beto-sust-aviation-fuel-sep-2020.pdf.Díaz-Pérez M.A., Serrano-Ruiz J.C. Catalytic Production of Jet Fuels from Biomass. Molecules. 2020. 25. 802. doi:10.3390/molecules25040802.Díaz-Pérez M.A., Serrano-Ruiz J.C. Catalytic Production of Jet Fuels from Biomass. Molecules. 2020. 25. 802. doi:10.3390/molecules25040802.Mawhood R., Gazis E., de Jong S., Hoefnagels R., Slade R. Production pathways for renewable jet fuel: A review of commercialization status and future prospects. Biofuels Bioprod. Biorefining. 2016. 10. 462—484.Mawhood R., Gazis E., de Jong S., Hoefnagels R., Slade R. Production pathways for renewable jet fuel: A review of commercialization status and future prospects. Biofuels Bioprod. Biorefining. 2016. 10. 462—484.https://www.gazprom-neft.ru/press-center/news/zelenaya-aviatsiya-uchenye-gazprom-nefti-razrabotali-tekhnologiyu-proizvodstva-ekologichnogo-aviatsi/.https://www.gazprom-neft.ru/press-center/news/zelenaya-aviatsiya-uchenye-gazprom-nefti-razrabotali-tekhnologiyu-proizvodstva-ekologichnogo-aviatsi/.Li Z., Zeng Z., Yao D., Fan S., Guo S., Lv J., Huang S., Wang Y., Ma X. High-performance CoCu catalyst encapsulated in KIT-6 for higher alcohol synthesis from syngas. ACS Sust. Chem. Eng. 2020. V. 8. P. 200—209.Li Z., Zeng Z., Yao D., Fan S., Guo S., Lv J., Huang S., Wang Y., Ma X. High-performance CoCu catalyst encapsulated in KIT-6 for higher alcohol synthesis from syngas. ACS Sust. Chem. Eng. 2020. V. 8. P. 200—209.Зубков И.Н., Папета О.П., Боженко Е.А., Демченко С.С., Драченко А.С., Лавренов С.А., Яковенко Р.Е. Синтез высших спиртов из СО и Н2 на би- и полиметаллических катализаторах. Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. 2022. № 1. Стр. 43—53.Зубков И.Н., Папета О.П., Боженко Е.А., Демченко С.С., Драченко А.С., Лавренов С.А., Яковенко Р.Е. Синтез высших спиртов из СО и Н2 на би- и полиметаллических катализаторах. Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. 2022. № 1. Стр. 43—53.Liu G., Yang G., Peng X., Wu J., Tsubaki N. Recent advances in the routes and catalysts for ethanol synthesis from syngas. Chem. Soc. Rev. 2022. V. 51. P. 5606—5659.Liu G., Yang G., Peng X., Wu J., Tsubaki N. Recent advances in the routes and catalysts for ethanol synthesis from syngas. Chem. Soc. Rev. 2022. V. 51. P. 5606—5659.Mäki-Arvela P., Aho A., Simakova I., Murzin D.Yu. Sustainable aviation fuel from syngas through higher alcohols. ChemCatChem. 2022. V. 14. e202201005 (1 of 21). doi.org/10.1002/cctc.202201005.Mäki-Arvela P., Aho A., Simakova I., Murzin D.Yu. Sustainable aviation fuel from syngas through higher alcohols. ChemCatChem. 2022. V. 14. e202201005 (1 of 21). doi.org/10.1002/cctc.202201005.Zeng F., Xi X., Cao H., Pei Y., Heeres H.J., Palkovits R. Synthesis of mixed alcohols with enhanced C3+ alcohol production by CO hydrogenation over potassium promoted molybdenum sulfide. Applied Catalysis B: Environmental. 2019. V. 246. P. 232—241.Zeng F., Xi X., Cao H., Pei Y., Heeres H.J., Palkovits R. Synthesis of mixed alcohols with enhanced C3+ alcohol production by CO hydrogenation over potassium promoted molybdenum sulfide. Applied Catalysis B: Environmental. 2019. V. 246. P. 232—241.Luk H.T., Mondelli C., Ferré D.C., Stewart J.A., Pérez-Ramírez J. Status and prospects in higher alcohols synthesis from syngas. Chem. Soc. Rev. 2017. V. 46. №. 5. P. 1358—1426.Luk H.T., Mondelli C., Ferré D.C., Stewart J.A., Pérez-Ramírez J. Status and prospects in higher alcohols synthesis from syngas. Chem. Soc. Rev. 2017. V. 46. №. 5. P. 1358—1426.Yoo E., Lee U., Wang M. Life-cycle greenhouse gas emissions of sustainable aviation fuel through a net-zero carbon biofuel plant design. ACS Sustainable Chem. Eng. 2022. V. 10. N. 27. P. 8725—8732.Yoo E., Lee U., Wang M. Life-cycle greenhouse gas emissions of sustainable aviation fuel through a net-zero carbon biofuel plant design. ACS Sustainable Chem. Eng. 2022. V. 10. N. 27. P. 8725—8732.Liu B., Li Y., Duan Y., Ding T., Tang Y., Zheng C. Effect of supports on performance of Cu—Fe based catalysts for higher alcohols synthesis from syngas. React. Kinet. Mech. Cat. 2019. V. 128. P. 695—706.Liu B., Li Y., Duan Y., Ding T., Tang Y., Zheng C. Effect of supports on performance of Cu—Fe based catalysts for higher alcohols synthesis from syngas. React. Kinet. Mech. Cat. 2019. V. 128. P. 695—706.Lu Y., Yu F., Hu J., Liu J. Catalytic conversion of syngas to mixed alcohols over Zn-Mn promoted Cu-Fe based catalyst. Applied Catalysis A: General. 2012. V. 429—430. P. 48—58.Lu Y., Yu F., Hu J., Liu J. Catalytic conversion of syngas to mixed alcohols over Zn-Mn promoted Cu-Fe based catalyst. Applied Catalysis A: General. 2012. V. 429—430. P. 48—58.Guo H., Zhang H., Peng F., Yang H., Xiong L., Wang C., Huang C., Chen X., Ma L. Effects of Cu/Fe ratio on structure and performance of attapulgite supported CuFeCo-based catalyst for mixed alcohols synthesis from syngas. Applied Catalysis A: General. 2015 V. 503. P. 51—61.Guo H., Zhang H., Peng F., Yang H., Xiong L., Wang C., Huang C., Chen X., Ma L. Effects of Cu/Fe ratio on structure and performance of attapulgite supported CuFeCo-based catalyst for mixed alcohols synthesis from syngas. Applied Catalysis A: General. 2015 V. 503. P. 51—61.Yang W., Chen M., Zhou J., Duan Y., An Y., Liu M., Tian M. Preparation and evaluation of highly dispersed HHSS supported Cu-Fe bimetallic catalysts for higher alcohols synthesis from syngas. Applied Catalysis A: General. 2020. P. 117868.Yang W., Chen M., Zhou J., Duan Y., An Y., Liu M., Tian M. Preparation and evaluation of highly dispersed HHSS supported Cu-Fe bimetallic catalysts for higher alcohols synthesis from syngas. Applied Catalysis A: General. 2020. P. 117868.Aho A., Lind N., Virtanen P., Mдki-Arvela P., Erдnen K., Granroth S., Korpelin V., Honkala K., Russo V., Simakova I., Murzin D.Y. Influence of Cu:Fe Ratio in Synthesis of Higher Alcohols from Syngas over CuFeCoK/Attapulgite Catalysts. Applied Catalysis O: Open. 2024. V.193. 206972:1-18. DOI: 10.1016/j.apcato.2024.206972.Aho A., Lind N., Virtanen P., Mдki-Arvela P., Erдnen K., Granroth S., Korpelin V., Honkala K., Russo V., Simakova I., Murzin D.Y. Influence of Cu:Fe Ratio in Synthesis of Higher Alcohols from Syngas over CuFeCoK/Attapulgite Catalysts. Applied Catalysis O: Open. 2024. V.193. 206972:1-18. DOI: 10.1016/j.apcato.2024.206972.Mäki-Arvela P., Martin G., Simakova I., Tokarev A., Wärnå J., Hemming J., Holmbom B., Salmi T., Murzin D.Yu. Kinetics, catalyst deactivation and modeling in the hydrogenation of β-sitosterol to β-sitostanol over microporous and mesoporous carbon supported Pd catalysts. Chemical Engineering Journal. 2009. V. 154 (1—3). P. 45—51.Mäki-Arvela P., Martin G., Simakova I., Tokarev A., Wärnå J., Hemming J., Holmbom B., Salmi T., Murzin D.Yu. Kinetics, catalyst deactivation and modeling in the hydrogenation of β-sitosterol to β-sitostanol over microporous and mesoporous carbon supported Pd catalysts. Chemical Engineering Journal. 2009. V. 154 (1—3). P. 45—51.He M., Luo M., Fang P. Characterization of CuO species and thermal solid-solid interaction in CuO/CeO2-Al2O3 Catalyst by in-situ XRD, Raman spectroscopy and TPR. Journal of Rare Earths. 2006. V. 24. P. 188—192.He M., Luo M., Fang P. Characterization of CuO species and thermal solid-solid interaction in CuO/CeO2-Al2O3 Catalyst by in-situ XRD, Raman spectroscopy and TPR. Journal of Rare Earths. 2006. V. 24. P. 188—192.Zhang J., Zeng F., Fan X., Chen H. Review on the Pivotal Role of Interfacial Sites in Multicomponent Catalysts for Promoting Selective COx Hydrogenation to Ethanol. ChemCatChem. 2025. V. 17. e01092 (1 of 14). doi.org/10.1002/cctc.202501092.Zhang J., Zeng F., Fan X., Chen H. Review on the Pivotal Role of Interfacial Sites in Multicomponent Catalysts for Promoting Selective COx Hydrogenation to Ethanol. ChemCatChem. 2025. V. 17. e01092 (1 of 14). doi.org/10.1002/cctc.202501092.Gong N., Wu Y., Ma Q., Tan. Y. A simple strategy stabilizing for a CuFe/SiO2 catalyst and boosting higher alcohols’ synthesis from syngas. Catalysts. 2023. V. 13. P. 237—249.Gong N., Wu Y., Ma Q., Tan. Y. A simple strategy stabilizing for a CuFe/SiO2 catalyst and boosting higher alcohols’ synthesis from syngas. Catalysts. 2023. V. 13. P. 237—249.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.