catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2024-3-72catal-1023Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYПростой синтез наноразмерных CuO и NiO золь-гель методом с использованием поливинилового спирта и применение этих оксидов в каталитическом эпоксидировании стиролаFacile synthesis of nanoscale CuO and NiO via the PVA-assisted sol-gel method and their exploration in the catalytic epoxidation of styreneBepariRuhul AminBepariRuhul Aminctls@kalvis.ruMochahariNabajyotiMochahariNabajyotictls@kalvis.ruSiddiqueKibriyaSiddiqueKibriyactls@kalvis.ruDasBirinchi KumarDasBirinchi Kumarctls@kalvis.ruDepartment of Chemistry, Gauhati University, Guwahati, Assam; Department of Instrumentation, Gauhati University, Guwahati, AssamИндияDepartment of Chemistry, Gauhati University, Guwahati, Assam; Department of Chemistry, Bhattadev University, Bajali, Pathsala, AssamIndiaDepartment of Chemistry, Bhattadev University, Bajali, Pathsala, AssamИндияDepartment of Chemistry, Bhattadev University, Bajali, Pathsala, AssamIndiaDepartment of Instrumentation, Gauhati University, Guwahati, AssamИндияDepartment of Instrumentation, Gauhati University, Guwahati, AssamIndia2024270520242437272Copyright © LLC "KALVIS", 20242024LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1023

Полностью статья будет опубликована в английской версии журнала «Catalysis in Industry» № 4, 2024 г.

Наноразмерные оксиды меди и никеля диаметром 17 и 25 нм, соответственно, были синтезированы простым золь-гель методом с использованием поливинилового спирта (ПВС). Этот способ включает простое диспергирование ионов металлов (меди или никеля) в ПВС-гель и последующее прокаливание высушенного геля при температуре 400 °C в течение 3 ч. Полученные оксидные материалы были охарактеризованы с помощью различных физических методов, таких как термогравиметрический анализ, рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия и УФ-ВИД ИК-спектроскопия. Установлено, что синтезированные оксиды являются очень эффективными катализаторами при эпоксидировании стирола. CuO обеспечивает 87 %-ную конверсию стирола и 88 %-ную селективность по оксиду стирола, в то время как NiO – 69 %-ную конверсию стирола и 80 %-ную конверсию с использованием трет-бутилгидропероксида в качестве окислителя по истечении 6 ч. Оба катализатора могут использоваться повторно в течение нескольких последовательных циклов без заметной потери активности и селективности. Благодаря отличным каталитическим характеристикам, экономически эффективному синтезу и возможности повторного использования синтезированные оксиды становятся перспективными катализаторами для промышленного применения.

The full-text of the article will be published in the English version of the journal "Catalysis in Industry" No. 4, 2024.

Both nanoscale copper oxide and nickel oxides, with diameter 17 and 25 nm respectively, have been synthesized via an easy sol-gel method using polyvinyl alcohol. The method involves the simple dispersion of metal ions (M2+ = Cu or Ni) into the PVA gel and subsequent calcination of the dried gel at 400 °C for 3 h. The synthesized oxide materials are characterized by different physical tools like TGA, powder XRD, SEM, TEM and DRS UV-visible spectroscopic technique. The oxides are found to be very efficient catalysts in the epoxidation of styrene. CuO gives 87 % styrene conversion and 88 % SO selectivity while, NiO gives 69 % styrene conversion and 80 % with TBHP as an oxidant at the end of 6 h. Both the catalysts can suitably be reused for several successive runs without appreciable loss in activity and selectivity. The cost-effective synthesis, excellent catalytic performance and reusability make these oxides promising catalysts for the industrial use.

CuONiOнаночастицызоль-гельпрокаливаниестиролэпоксидированиетрет-бутилгидропероксидCuONiOnanoparticlessol-gelcalcinationstyreneepoxidationTBHPReferencesAlghamdi, H. M. A., Opt. Mater., 2022, vol. 134, pp. 113101–113109.Alghamdi, H. M. A., Opt. Mater., 2022, vol. 134, pp. 113101–113109.Zhang, X., Wang, G., Yang, M., Luan, Y., Dong,W., Dang, R., Gao H., and Yu, J., Catal. Sci. Technol., 2014, vol. 4, pp. 3082–3089.Zhang, X., Wang, G., Yang, M., Luan, Y., Dong,W., Dang, R., Gao H., and Yu, J., Catal. Sci. Technol., 2014, vol. 4, pp. 3082–3089.Gao, X. P., Bao, J. L., Pan, G. L., Zhu, H. Y., Huang, P. X., Wu, F., and Song, D. Y., J. Phys. Chem. B, 2004, vol. 108,pp. 5547–5551.Gao, X. P., Bao, J. L., Pan, G. L., Zhu, H. Y., Huang, P. X., Wu, F., and Song, D. Y., J. Phys. Chem. B, 2004, vol. 108,pp. 5547–5551.Geng, W., Ma, Z., Zhao, Y., Yang, J., He, X., Duan, L., Li, F., Hou, H., and Zhang, Q., Sensors & Actuators: B. Chem., 2020, vol. 325, pp. 128775–128785.Geng, W., Ma, Z., Zhao, Y., Yang, J., He, X., Duan, L., Li, F., Hou, H., and Zhang, Q., Sensors & Actuators: B. Chem., 2020, vol. 325, pp. 128775–128785.Batsaikhan, E., Lee, C.–H., Hsu, H., Wu, C.–M., Peng, J.–C., Ma, M.–H., Deleg, S., and Li, W.–H., ACS Omega, 2020, vol. 5, pp. 3849–3856.Batsaikhan, E., Lee, C.–H., Hsu, H., Wu, C.–M., Peng, J.–C., Ma, M.–H., Deleg, S., and Li, W.–H., ACS Omega, 2020, vol. 5, pp. 3849–3856.Yang, F., Zhou, S., Gao, S., Liu, X., Long, S., and Kong, Y., Micro. Mesopor. Mater., 2017, vol. 238, pp. 69–77.Yang, F., Zhou, S., Gao, S., Liu, X., Long, S., and Kong, Y., Micro. Mesopor. Mater., 2017, vol. 238, pp. 69–77.Alrebdi, T. A., Ahmed, H. A., Alkallas, F. H., Mwafy, E. A., Trabelsi, A. B. G., and Mostafa, A. M., Radiation Phys. Chem., 2022, vol. 195, pp. 110088–110098.Alrebdi, T. A., Ahmed, H. A., Alkallas, F. H., Mwafy, E. A., Trabelsi, A. B. G., and Mostafa, A. M., Radiation Phys. Chem., 2022, vol. 195, pp. 110088–110098.Zhang, Y., Park, M., Kim, H. Y., and Park, S.–J., J. Colloid Interf. Sci., 2017, vol. 500, pp. 155–163.Zhang, Y., Park, M., Kim, H. Y., and Park, S.–J., J. Colloid Interf. Sci., 2017, vol. 500, pp. 155–163.Gandhi, A. C., Tummala, S., Chiu, H.–H., Ho, M.–K., Li, T.-Y., Chang, C.–K., Cheng, C.–L., Ho, Y.–P., and Wu, S. Y., ACS Appl. Nano Mater., 2021, vol. 4, 10116–.Gandhi, A. C., Tummala, S., Chiu, H.–H., Ho, M.–K., Li, T.-Y., Chang, C.–K., Cheng, C.–L., Ho, Y.–P., and Wu, S. Y., ACS Appl. Nano Mater., 2021, vol. 4, 10116–.Bepari, R. A.,Bharali, P., and Das, B. K., RSC Adv., 2022, vol. 12, pp. 6044–6054.Bepari, R. A.,Bharali, P., and Das, B. K., RSC Adv., 2022, vol. 12, pp. 6044–6054.Sukumar, S., Rudrasenan, A., and Nambiar, D. P., ACS Omeg., 2020, vol. 5, 1040–1051.Sukumar, S., Rudrasenan, A., and Nambiar, D. P., ACS Omeg., 2020, vol. 5, 1040–1051.Zedan, A. F., Mohamed, A. T., El–Shall, M. S., Al–Qaradawi, S. Y., and Al–Jabera, A. S., RSC Adv., 2018, vol. 8, 19499–194511.Zedan, A. F., Mohamed, A. T., El–Shall, M. S., Al–Qaradawi, S. Y., and Al–Jabera, A. S., RSC Adv., 2018, vol. 8, 19499–194511.Chowdhury, R., Khan, A., and Rashid, M. H., RSC Adv., 2020, vol. 10, pp. 14374–14385.Chowdhury, R., Khan, A., and Rashid, M. H., RSC Adv., 2020, vol. 10, pp. 14374–14385.Khaldari, I., Naghavi, M. R., and Motamedi, E., RSC Adv., 2021, vol. 11, pp. 3346–3353.Khaldari, I., Naghavi, M. R., and Motamedi, E., RSC Adv., 2021, vol. 11, pp. 3346–3353.Li, T., Yang, C., Rao, X., Xiao, F., Wang, J., and Su, X., Ceram. Int., 2015, vol. 41, pp. 2214–2220.Li, T., Yang, C., Rao, X., Xiao, F., Wang, J., and Su, X., Ceram. Int., 2015, vol. 41, pp. 2214–2220.Abbasi, A., Soleimani, M., Najafi, M., and Geranmayeh, S., J. Mol. Struct., 2017, vol. 1133, pp. 458–463.Abbasi, A., Soleimani, M., Najafi, M., and Geranmayeh, S., J. Mol. Struct., 2017, vol. 1133, pp. 458–463.Huang, K., Lv, F., and Wu, D., ChemSelect., 2019, vol. 4, pp. 31–37.Huang, K., Lv, F., and Wu, D., ChemSelect., 2019, vol. 4, pp. 31–37.Huang, K., Wang, Z. , and Wu, D., J. Chem. Sci., 2018, vol. 130, pp. 62–74.Huang, K., Wang, Z. , and Wu, D., J. Chem. Sci., 2018, vol. 130, pp. 62–74.D. Swern, Organic Peroxide, second ed., Wiley–Interscience, New York, 1971.D. Swern, Organic Peroxide, second ed., Wiley–Interscience, New York, 1971.Patil, N. S., Uphade, B. S., Jana, P., Bhargava, S. K., and Choudhary, V. R., J. Catal., 2004, vol. 223, pp. 236–239.Patil, N. S., Uphade, B. S., Jana, P., Bhargava, S. K., and Choudhary, V. R., J. Catal., 2004, vol. 223, pp. 236–239.Patil, N. S., Uphade, B. S., McCulloh, D. G., Bhargava, S. K., and Choudhary, V. R., Catal. Commun., 2004, vol. 5, pp. 681–685.Patil, N. S., Uphade, B. S., McCulloh, D. G., Bhargava, S. K., and Choudhary, V. R., Catal. Commun., 2004, vol. 5, pp. 681–685.Patil, N. S.,Uphade, B. S., Jana, P., Bhargava, S. K., and Choudhary, V. R., Chem. Lett., 2004, vol. 33, pp. 400–401.Patil, N. S.,Uphade, B. S., Jana, P., Bhargava, S. K., and Choudhary, V. R., Chem. Lett., 2004, vol. 33, pp. 400–401.Choudhary, V. R., Jha, R., Chaudhari, N. K., and Jana, P., Catal. Commun., 2007, vol. 8, pp. 1556–1560.Choudhary, V. R., Jha, R., Chaudhari, N. K., and Jana, P., Catal. Commun., 2007, vol. 8, pp. 1556–1560.Guo, S., Wang, H., Tricard, S., Zheng, P., Sun, A., Fang, J., and Zhao, J., Ind. Eng. Chem. Res., 2020, vol. 59, pp. 13831–13840.Guo, S., Wang, H., Tricard, S., Zheng, P., Sun, A., Fang, J., and Zhao, J., Ind. Eng. Chem. Res., 2020, vol. 59, pp. 13831–13840.Liang, Y., Yi, C., Tricard, S., Fang, J., Zhao, J., and Shen, W., RSC Adv., 2015, vol. 5, pp. 17993–17999.Liang, Y., Yi, C., Tricard, S., Fang, J., Zhao, J., and Shen, W., RSC Adv., 2015, vol. 5, pp. 17993–17999.Hu, R., Yang, P., Pan, Y., Li, Y., He, Y., Feng, J., and Li, D., Dalton Trans., 2017, vol. 46, pp. 13463–13471.Hu, R., Yang, P., Pan, Y., Li, Y., He, Y., Feng, J., and Li, D., Dalton Trans., 2017, vol. 46, pp. 13463–13471.Jia, W., Liu, Y., Hu, P., Yu, R., Wang, Y., Ma, L., Wang, D., and Li, Y., Chem. Commun., 2015, vol. 51, pp. 8817–8820.Jia, W., Liu, Y., Hu, P., Yu, R., Wang, Y., Ma, L., Wang, D., and Li, Y., Chem. Commun., 2015, vol. 51, pp. 8817–8820.Sadasivan, R., and Patel, A., RSC Adv., 2019, vol. 9, pp. 27755–27767.Sadasivan, R., and Patel, A., RSC Adv., 2019, vol. 9, pp. 27755–27767.Bepari, R. A., Bharali, P., and Das, B. K., J. Soudi. Chem. Soc., 2017, vol. 21, pp. S170– S178.Bepari, R. A., Bharali, P., and Das, B. K., J. Soudi. Chem. Soc., 2017, vol. 21, pp. S170– S178.Ravele, M. P., Oyewo, O. A., Ramaila, S., Mavuru, L., and Onwudiwe, D. C., Results Engineer., 2022, vol. 14, pp. 100479–100486.Ravele, M. P., Oyewo, O. A., Ramaila, S., Mavuru, L., and Onwudiwe, D. C., Results Engineer., 2022, vol. 14, pp. 100479–100486.Kolli, C. S. R., Bogireddy, N. K. R., Landeros, V. H. M., and Bon, R. R., RSC Adv., 2022, vol. 12, pp. 27948–27962.Kolli, C. S. R., Bogireddy, N. K. R., Landeros, V. H. M., and Bon, R. R., RSC Adv., 2022, vol. 12, pp. 27948–27962.Tsunekawa, S., Fukuda, T., and Kasuya, A., J. Appl. Phys., 2000, vol. 87, pp. 1318–1321.Tsunekawa, S., Fukuda, T., and Kasuya, A., J. Appl. Phys., 2000, vol. 87, pp. 1318–1321.Zhu, J., Chen, H., Liu, H., Yang, X., Lu, L., and Wang, X., Mater. Sci. Eng.: A, 2004, vol. 384, pp. 172–176.Zhu, J., Chen, H., Liu, H., Yang, X., Lu, L., and Wang, X., Mater. Sci. Eng.: A, 2004, vol. 384, pp. 172–176.Duan, W. J., Lu, S. H., Wu, Z. L., and Wang, Y. S., J. Phys. Chem. C, 2012, vol. 116, pp. 26043–26051.Duan, W. J., Lu, S. H., Wu, Z. L., and Wang, Y. S., J. Phys. Chem. C, 2012, vol. 116, pp. 26043–26051.Alivisatos, A. P., Sci., 1996, vol. 271, pp. 933–937.Alivisatos, A. P., Sci., 1996, vol. 271, pp. 933–937.Ali, D. S. B., Krid, F., Nacef, M., Boussaha, E. H., Chelaghmia, M. L., Tabet, H., Selaimia, R., Atamnia, A., and Affouned, A. M., RSC Adv., 2023, vol. 13, pp. 18734–18747.Ali, D. S. B., Krid, F., Nacef, M., Boussaha, E. H., Chelaghmia, M. L., Tabet, H., Selaimia, R., Atamnia, A., and Affouned, A. M., RSC Adv., 2023, vol. 13, pp. 18734–18747.Sukumar, S., Rudrasenan, A., and Nambiar, D. P., ACS Omega, 2020, vol. 5, pp. 1040–1051.Sukumar, S., Rudrasenan, A., and Nambiar, D. P., ACS Omega, 2020, vol. 5, pp. 1040–1051.Singh, Y., Sodhi, R. S., Singh, P. P., and Kaushal, S., Mater. Adv., 2022, vol. 3, pp. 4991–5000.Singh, Y., Sodhi, R. S., Singh, P. P., and Kaushal, S., Mater. Adv., 2022, vol. 3, pp. 4991–5000.Olajire, A. A., and Mohammed, A. A., Adv. Powder Technol., 2020, vol. 31, pp. 211–218.Olajire, A. A., and Mohammed, A. A., Adv. Powder Technol., 2020, vol. 31, pp. 211–218.Choudhary, V. R., Jha, R., and Jana, P., Catal. Commun., 2008, vol. 10, pp. 205–207.Choudhary, V. R., Jha, R., and Jana, P., Catal. Commun., 2008, vol. 10, pp. 205–207.Lingling, Z., Zhongyang, Z., Xiangpo, H., Feng, Z., and Zhibing, Z., Chem. Eng. Res. Des., 2017, vol. 120, pp. 171-178.Lingling, Z., Zhongyang, Z., Xiangpo, H., Feng, Z., and Zhibing, Z., Chem. Eng. Res. Des., 2017, vol. 120, pp. 171-178.Jiangyong, L., Ru, M., Jinxing, L., Panming, J., Lixia, W., and Ruiqi, J., App. Catal. B: Environ., 2017, vol. 254, pp. 214–222.Jiangyong, L., Ru, M., Jinxing, L., Panming, J., Lixia, W., and Ruiqi, J., App. Catal. B: Environ., 2017, vol. 254, pp. 214–222.Rajesh, S., and Anjali, P., RSC Adv., 2019, vol. 9, pp. 27755-27767.Rajesh, S., and Anjali, P., RSC Adv., 2019, vol. 9, pp. 27755-27767.Chen, C., Qu, J., Cao, C., Niu, F., and Song, W., J. Mater. Chem., 2011, vol. 21, pp. 5774–5779.Chen, C., Qu, J., Cao, C., Niu, F., and Song, W., J. Mater. Chem., 2011, vol. 21, pp. 5774–5779.Yang, F., Zhou, S., Gao, S., Liu, X., Long, S., and Kong, Y., Micro. Mesopor. Mater., 2016, vol. 238, pp. 1–9.Yang, F., Zhou, S., Gao, S., Liu, X., Long, S., and Kong, Y., Micro. Mesopor. Mater., 2016, vol. 238, pp. 1–9.

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