catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-162Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISRu-СОДЕРЖАЩИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ НА ПОЛИМЕРНОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ КОНВЕРСИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В ПОЛИОЛЫRu-containing catalysts polymer based for the cellulose conversion in polyolsМанаенковО. В.ManaenkovO. V.

канд. хим. наук, доцент кафедры биотехнологии и химии.

ovman@yandex.ruФилатоваА. Е.FilatovaA. E.

аспирант той же кафедры

afilatowa@mail.ruМакееваО. Ю.MakeevaO. Yu.

аспирант факультета информационных технологий

makeeva_o@mail.ruКислицаО. В.KislitsaO. V.

канд. хим. наук, доцент кафедры биотехнологии и химии

kislitza@yandex.ruДолудаВ. Ю.DoludaV. Yu.

канд. хим. наук, доцент той же кафедры

doludav@yandex.ruСидоровА. И.SidorovA. I.

канд. хим. наук, проф. той же кафедры. Тел.: (4822) 44-93-48.

sidorov@bio.tstu.tver.ruМатвееваВ. Г.MatveevaV. G.

д-р хим. наук, проф. той же кафедры

science@science.tver.ruСульманЭ. М.SulmanE. M.

д-р хим. наук, зав. кафедрой биотехнологии и химии. Тел.: (4822) 44-93-17

science@science.tver.ruТверской государственный технический университетRussian Federation201427112014026572Copyright © LLC "KALVIS", 20142014LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/162

В данной работе впервые в процессе гидролитического гидрирования целлюлозы были использованы Ru-содержащие катализаторы на основе сверхсшитого полистирола (MN 270) и его функционализированных аналогов (MN 100 и MN 500). Методом низкотемпературной адсорбции азота определены текстурные характеристики полимерных носителей и катализаторов. В стальном реакторе вместимостью 50 см3 проведены эксперименты по конверсии целлюлозы в полиолы в среде субкритической воды при 245 °С, парциальном давлении водорода 6 МПа и частоте вращения мешалки 600 об/мин. Установлена зависимость между морфологическими параметрами носителей и активностью катализаторов на их основе. Показано, что наибольшую активность проявляет катализатор 1,0 % Ru/СПС MN 270. Суммарный выход сорбитола и маннитола составил в среднем 50 % при конверсии целлюлозы 85 %, что сопоставимо с показателями для более сложных и дорогих катализаторов. При условии дальнейшей оптимизации параметров процесса конверсии целлюлозы и совершенствования предложенных катализаторов возможна разработка высокоэффективного способа переработки целлюлозной биомассы в сырье для химического синтеза и производства биотоплива второго поколения.

The first time Ru-containing catalysts based on hypercrosslinked polystyrene (MN 270) and its functionalized analogues (MN 100 and MN 500) were used in hydrogenation hydrolytic cellulose. Textural characteristics of polymeric supports and catalysts were determined by low temperature nitrogen adsorption. Experiments of the cellulose conversion to polyols in subcritical water were conducted in a steel reactor with a capacity of 50 cm3 at 245 °С, a hydrogen partial pressure 6 MPa and stirrer speed of 600 rpm. The dependence between the morphological parameters of the support and activity of the catalysts based on them is defined. It is shown that the catalyst 1,0 % Ru/SPS MN 270 shows the greatest activity. The total yield of sorbitol and mannitol is averaged 50 % with 85 % conversion of the cellulose, which is comparable to more complex and expensive catalysts. Development of highly efficient method for cellulosic biomass processing to feedstock for chemical synthesis and production of second-generation biofuels is possible while further optimizing the parameters of the cellulose conversion and improve the proposed catalysts.

целлюлозагетерогенный катализсверхсшитый полистиролгидролитическое гидрированиегекситолыcelluloseheterogeneous catalysishypercrosslinked polystyrenehydrolytic hydrogenation hexitolsReferencesYang P., Kobayashi H., Fukuoka A. // Chin. J. Catal. 2011. 32. P. 716—722.Yang P., Kobayashi H., Fukuoka A. // Chin. J. Catal. 2011. 32. P. 716—722.Huber G.W., Iborra S., Corma A. // Chem. Rev. 2006. 106. P. 4044—4098.Huber G.W., Iborra S., Corma A. // Chem. Rev. 2006. 106. P. 4044—4098.Corma A., Iborra S., Velty A. // Chem. Rev. 2007. 107. P. 2411—2502.Corma A., Iborra S., Velty A. // Chem. Rev. 2007. 107. P. 2411—2502.Binder J.B., Raines R.T. // J. Am. Chem. Soc. 2009. 131. P. 1979—1985.Binder J.B., Raines R.T. // J. Am. Chem. Soc. 2009. 131. P. 1979—1985.Мурзин Д.Ю., Симакова И.Л. // Катализ в промышленности. 2011. № 3. С. 8—40.Мурзин Д.Ю., Симакова И.Л. // Катализ в промышленности. 2011. № 3. С. 8—40.Fukuoka A., Dhepe P.L. // Angew. Chem. Int. Ed. 2006. 45. P. 5161—5163.Fukuoka A., Dhepe P.L. // Angew. Chem. Int. Ed. 2006. 45. P. 5161—5163.Luo C., Wang S., Liu H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. 46. P. 7636—7639.Luo C., Wang S., Liu H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. 46. P. 7636—7639.Dhepe P. L., Fukuoka A. // Catal. Surv. Asia. 2007. 11. P. 186—191.Dhepe P. L., Fukuoka A. // Catal. Surv. Asia. 2007. 11. P. 186—191.Sasaki M., Fang Z., Fukushima Y., Adschiri T., Arai K. // Ind. Eng. Chem. Res. 2000. 39. P. 2883—2890.Sasaki M., Fang Z., Fukushima Y., Adschiri T., Arai K. // Ind. Eng. Chem. Res. 2000. 39. P. 2883—2890.Sasaki M., Adschiri T., Arai K. // American Institute of Chemical Engineers. 2004. Vol. 50. № 1. P. 192—202.Sasaki M., Adschiri T., Arai K. // American Institute of Chemical Engineers. 2004. Vol. 50. № 1. P. 192—202.Kobayashi H., Ito Y., Komanoya T., Hosaka Y., Dhepe P.L., Kasai K., Haraa K., Fukuoka A. // Green Chem. 2011. 13. P. 326—333.Kobayashi H., Ito Y., Komanoya T., Hosaka Y., Dhepe P.L., Kasai K., Haraa K., Fukuoka A. // Green Chem. 2011. 13. P. 326—333.Григорьев М.Е., Матвеева В.Г., Сульман Э.М. // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2010. Т. 53. № 1. С. 54—57.Григорьев М.Е., Матвеева В.Г., Сульман Э.М. // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2010. Т. 53. № 1. С. 54—57.Kobayashi H., Matsuhashi H., Komanoya T., Haraa K., Fukuoka A. // Chem. Commun. 2011. 47. P. 2366—2368.Kobayashi H., Matsuhashi H., Komanoya T., Haraa K., Fukuoka A. // Chem. Commun. 2011. 47. P. 2366—2368.Palkovits R., Tajvidi K., Procelewska J., Rinaldi R., Ruppert A. // Green Chem. 2010. 12. P. 972—978.Palkovits R., Tajvidi K., Procelewska J., Rinaldi R., Ruppert A. // Green Chem. 2010. 12. P. 972—978.Kobayashi H., Komanoya T., Hara K., Fukuoka A. // Chem. Sus. Chem. 2010. Vol. 3. 4. P. 440—443.Kobayashi H., Komanoya T., Hara K., Fukuoka A. // Chem. Sus. Chem. 2010. Vol. 3. 4. P. 440—443.Shrotri A., Tanksale A., Beltramini J.N., Guravc H., Chilukuri S.V. // Catal. Sci. Technol. 2012. 2. P. 1852—Shrotri A., Tanksale A., Beltramini J.N., Guravc H., Chilukuri S.V. // Catal. Sci. Technol. 2012. 2. P. 1852—Woo H.J., Lee H. // Catalysis Communications. 2012. 19. P. 115—118.Woo H.J., Lee H. // Catalysis Communications. 2012. 19. P. 115—118.Geboers J., Van de Vyver S., Carpentier K., Jacobs P., Sels B. // Chem. Commun. 2011. 47. P. 5590—5592.Geboers J., Van de Vyver S., Carpentier K., Jacobs P., Sels B. // Chem. Commun. 2011. 47. P. 5590—5592.Deng W., Tan X., Fang W., Zhang Q., Wang Y. // Catal. Lett. 2009. 133. P. 167—174.Deng W., Tan X., Fang W., Zhang Q., Wang Y. // Catal. Lett. 2009. 133. P. 167—174.Van de Vyver S., Geboers J., Dusselier M., Schepers H., Vosch T., Zhang L., Tendeloo G. Van, Jacobs P. A., Sels B.F. // Chem. Sus. Chem. 2010. 3. P. 698—701.Van de Vyver S., Geboers J., Dusselier M., Schepers H., Vosch T., Zhang L., Tendeloo G. Van, Jacobs P. A., Sels B.F. // Chem. Sus. Chem. 2010. 3. P. 698—701.Van de Vyver S., Geboers J., Schutyser W., Dusselier M., Eloy P., Dornez E., Seo J.W., Courtin C.M., Gaigneaux E.M. Jacobs P.A., Sels B.F. // Chem. Sus. Chem. 2012. 5. P. 1549—1558.Van de Vyver S., Geboers J., Schutyser W., Dusselier M., Eloy P., Dornez E., Seo J.W., Courtin C.M., Gaigneaux E.M. Jacobs P.A., Sels B.F. // Chem. Sus. Chem. 2012. 5. P. 1549—1558.Цюрупа М.П., Блинникова З.К., Проскурина Н.А., Пастухов А.В., Павлова Л.А., Даванков В.А. // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. № 9—10. С. 109—117.Цюрупа М.П., Блинникова З.К., Проскурина Н.А., Пастухов А.В., Павлова Л.А., Даванков В.А. // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. № 9—10. С. 109—117.

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