Thermal studies of the reactions of vanadium(V) oxide with other transition metal oxides

Abstract

Studies of the thermal behaviour of binary oxide mixtures containing vanadium(V) oxide (V₂O₅-TiO₂, V₂,O₅- MoO₃, V₂,O₅-ZrO₂ and V₂O₅-ZnO) have shown that the evolution of gaseous oxygen at fairly low temperatures is characteristic of those systems which are eflective catalysts for the oxidation of hydrocarbons. No weight changes were observed with V₂, O₅-ZnO mixtures under these conditions and, in accordance with this, zinc(II) oxide does not enhance the catalytic activity of vanadium(V) oxide. In V₂O₅-containing systems, evolution of oxygen occurs during the reduction of V₂O₅ to V₂O₄. This process is accelerated in the presence of certain metal oxides and such acceleration may be caused by structural interactions at the interface of the oxides. Among the systems studied, the formation of compounds such as Mo₆V₉O₄₀ is thought to be of little significance from the catalytic point of view.

Résumé

L'étude du comportement thermique de mélanges d'oxydes binaires contenant de l'oxyde de vanadium(V) (V₂O₅-TiO₂, V₂O₅-MoO₃, V₂O₅-ZrO₂ et V₂O₅-ZnO) a montré que le dégagement de gaz oxygène à température relativement faible est caractéristique des systèmes qui sont des catalyseurs actifs de l'oxydation des hydrocarbures. Avec les mélanges V₂,O₅-ZnO, on n'a pas observé de variations pondérales dans les mêmes conditions et, en accord avec l'observation faite, l'oxyde de zinc(II) n'augmente pas l'activité catalytique de l'oxyde de vanadium(V). Dans les systèmes contenant V₂O₅, le dégagement d'oxygène a lieu au cours de la réduction de V₂O₅ en V₂,O₄. Cette réaction est accélérée en présence de certains oxydes métalliques. Le phénomène d'accélération peut être dû à des interactions structurales à l'interface des oxydes. Dans les systèmes étudiés, la formation de composés comme Mo₆V₉O₄₀ est considérée de peu d'importance du point de vue catalytique.

Zusammenfassung

Die Untersuchung des thermischen Verhaltens vanadium(V)-oxid-haltiger binärer Mischungen (V₂O₅-TiO₂, V₂O₅-MoO₃, V₂O₅-ZrO₂ und V₂O₅-ZnO) ergab, daß die Entwicklung gasförmigen Sauerstoffs bei niedrigen Temperaturen für jene Systeme, welche effektive Katalysatoren der Oxidierung von Kohlenwasserstoffen sind, charakteristisch ist. Keine Gewichtsänderungen wurden bei Mischungen von V₂O₅-ZnO unter diesen Bedingungen beobachtet und dementsprechend fördert Zink(II) Oxid die katalytische Aktivität von Vanadium(V) Oxid nicht. In V₂O₅-haltigen Systemen erfolgt die Sauerstoffentwicklung während der Reduktion von V₂O₅ zu V₂O₄. Dieser Vorgang wird durch die Anwesenheit gewisser Metalloxide beschläunigt und kann durch strukturelle Wechselwirkungen an der Grenzfläche der Oxide gedeutet werden. Bei den untersuchten Systemen wird die Bildung von Verbindungen wie Mo₆V₉O₄₀ vom Gesichtspunkt der Katalyse als wenig bedeutend betrachtet.

Резюме

Изучение термическо го поведения двойных окисных смесей, содер жащих пятиокись ванадия (V₂O₅-ТiO₂, V₂O₅-МоО₃, V₂O₅-ZrO₂ и V₂O₅-ZnO), показало, что выделение газообраз ного кислорода при до статочно низких температурах является характерны м для тех систем, которы е являются эффективн ыми катализаторами окис ления углеводородов. В случ ае смесей V₂O₅-ZnO не наблюд али изменения веса в анал огичных условиях, что согласу ется с тем, что окись ци нка(П) не усиливает каталитич ескую активность пятиокиси ванадия. В с истемах, содержащих п ятиокись ванадия, выделение ки слорода происходит во время в осстановления V₂O₅ до V₂O₄. Этот процесс ускоряется в присутствии определенных окисло в металлов и такое уск орение может быть обусловле но структурными взаимо действиями на поверх ности раздела окислов. С кат алитической точки зрения образов ание таких соединени й как Mo₆V₉O₄₀ в изученных системах, имеет малое значение.