catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2018-2-66-71catal-511Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISМагнитоотделяемый Ru-содержащий катализатор для процессов конверсии полисахаридовMagnetically Separable Ru-Containing Catalyst for Conversion of PolysaccharidesМанаенковО. В.ManaenkovO. V.ctls@kalvis.ruРаткевичЕ. А.RatkevichE. A.ctls@kalvis.ruКислицаО. В.KislitsaO. V.ctls@kalvis.ruМатвееваВ. Г.MatveevaV. G.ctls@kalvis.ruСульманМ. Г.SulmanM. G.ctls@kalvis.ruСульманЭ. М.SulmanE. M.ctls@kalvis.ruТверской государственный технический университетРоссияTver State Technical UniversityRussian Federation2018210320181826671Copyright © LLC "KALVIS", 20182018LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/511

В данной работе для процессов гидрогенолиза целлюлозы до гликолей и гидролитического гидрирования инулина до маннита предложен новый Ru-содержащий катализатор на основе частиц Fe3O4-SiO2, обладающих магнитными свойствами. Исследовано влияние параметров процесса на селективность по основным продуктам. В оптимальных условиях гидрогенолиза целлюлозы суммарная селективность по гликолям составила ≈40 % (этиленгликоль – 19,1 %, пропиленгликоль – 20,9 %) при 100 %-ной конверсии целлюлозы. При гидролитическом гидрировании инулина максимальная селективность по манниту составила 44,3 % также при 100 %-ной конверсии исходного полисахарида. Предложенный катализатор стабилен в гидротермальных условиях процесса, легко отделяется от реакционной массы посредством внешнего магнитного поля.

A new magnetic Ru-containing catalyst based on Fe3O4-SiO2 particles was suggested for hydrogenation of cellulose to glycols and for hydrolytic hydrogenation of inulin to mannite. The influence of the process parameters on the selectivity for the main products was studied. In conditionsoptimal for cellulose hydrogenolysis, the total selectivity for glycols was ca. 40 % (19.1 % for ethyleneglycol, 20.9 % for propyleneglycol) at the 100 % conversion of cellulose. In hydrolytic hydrogenation of inulin, the maximal selectivity for mannite was 44.3 % at the 100 % conversion of the initial polysaccharide. The developed catalyst is stable under hydrothermal process conditions, easily separated from the reaction mixture under the action of the external magnetic field.

целлюлозаинулинмагнитоотделяемые катализаторыгидрогенолизэтиленгликольпропиленгликольгидролитическое гидрированиеманнитcelluloseinulinmagnetically separable catalystshydrogenolysisethyleneglycolpropyleneglycolhydrolytic hydrogenationmanniteReferencesYue H., Zhao Y., Ma X., Gong J. // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. 11. P. 4218 -4244.Yue H., Zhao Y., Ma X., Gong J. // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. 11. P. 4218 -4244.Harlin A. Biogenic Precursors for Polyphenol, Polyester and Polyurethane Resins. In Handbook of Bioplastics and Biocomposites Engineering Applications Pilla. USA, Salem, Mass: S. Ed. Scrivener Publishing, 2011. 554 p.Harlin A. Biogenic Precursors for Polyphenol, Polyester and Polyurethane Resins. In Handbook of Bioplastics and Biocomposites Engineering Applications Pilla. USA, Salem, Mass: S. Ed. Scrivener Publishing, 2011. 554 p.Sugiyama S., Tanaka H., Bando T., Nakagawa K., Sotowa K.-I., Katou Y., Mori T., Yasukawa T., Ninomiya W. // Catal. Today. 2013. 203. P. 116-121.Sugiyama S., Tanaka H., Bando T., Nakagawa K., Sotowa K.-I., Katou Y., Mori T., Yasukawa T., Ninomiya W. // Catal. Today. 2013. 203. P. 116-121.Imhof P.J. Van der Waal in: Catalytic Process Development for Renewable Materials, Wiley-Vch, Weinheim, Germany 2013.Imhof P.J. Van der Waal in: Catalytic Process Development for Renewable Materials, Wiley-Vch, Weinheim, Germany 2013.Ohrem H.L., Schornick E., Kalivoda A., Ognibene R. // Pharm. Dev. Technol. 2014. 19. 3. P. 257-262.Ohrem H.L., Schornick E., Kalivoda A., Ognibene R. // Pharm. Dev. Technol. 2014. 19. 3. P. 257-262.Luo C., Wang S., Liu H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. 46. 40. P. 7636-7639.Luo C., Wang S., Liu H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. 46. 40. P. 7636-7639.Rinaldi R. Catalytic Hydrogenation for Biomass Valorization. RSC Publishing, 2014. 310 p.Rinaldi R. Catalytic Hydrogenation for Biomass Valorization. RSC Publishing, 2014. 310 p.Heinen A.W., Peters J.A., van Bekkum H. // Carbohyd. Res. 2001. 330. P. 381-390.Heinen A.W., Peters J.A., van Bekkum H. // Carbohyd. Res. 2001. 330. P. 381-390.Манаенков О.В., Филатова А.Е., Макеева О.Ю., Кислица О.В., Долуда В.Ю., Сидоров А.И., Матвеева В.Г., Сульман Э.М. // Катализ в промышленности. 2014. № 2. С. 65—72. [Manaenkov O.V., Filatova A.E., Makeeva O.Yu., Kislitza O.V., Doluda V.Yu., Sidorov A.I., Matveeva V.G., Sulman E.M. Catal. Ind. 2014. V. 2. P. 150—157].Манаенков О.В., Филатова А.Е., Макеева О.Ю., Кислица О.В., Долуда В.Ю., Сидоров А.И., Матвеева В.Г., Сульман Э.М. // Катализ в промышленности. 2014. № 2. С. 65—72. [Manaenkov O.V., Filatova A.E., Makeeva O.Yu., Kislitza O.V., Doluda V.Yu., Sidorov A.I., Matveeva V.G., Sulman E.M. Catal. Ind. 2014. V. 2. P. 150—157].Dhepe P.L., Fukuoka A. // Catal. Surv. Asia. 2007. 11. 4. P. 186-191.Dhepe P.L., Fukuoka A. // Catal. Surv. Asia. 2007. 11. 4. P. 186-191.Kobayashi H., Ito Y., Komanoya T., Hosaka Y., Dhepe P.L., Kasai K., Hara K., Fukuoka A. // Green Chem. 2011. 13. 2. P. 326-333.Kobayashi H., Ito Y., Komanoya T., Hosaka Y., Dhepe P.L., Kasai K., Hara K., Fukuoka A. // Green Chem. 2011. 13. 2. P. 326-333.Wang D., Astruc D. // Chem. Rev. 2014. 114. 14. P. 6949-6985.Wang D., Astruc D. // Chem. Rev. 2014. 114. 14. P. 6949-6985.Wang D., Astruc D. // Molecules. 2014. 19. 4. P. 4635-4653.Wang D., Astruc D. // Molecules. 2014. 19. 4. P. 4635-4653.Podolean I., Negoi A., Candu N., Tudorache M., Parvulescu V.I., Coman S.M. // Top. Catal. 2014. 57. 17—20. P. 1463-1469.Podolean I., Negoi A., Candu N., Tudorache M., Parvulescu V.I., Coman S.M. // Top. Catal. 2014. 57. 17—20. P. 1463-1469.Zhang C., Wang H., Liu F., Wang L., He H. // Cellulose. 2013. 20. P. 127-134.Zhang C., Wang H., Liu F., Wang L., He H. // Cellulose. 2013. 20. P. 127-134.Zhang J., Wu S., Liu Y. // Energy Fuels. 2014. 28. P. 4240-4246.Zhang J., Wu S., Liu Y. // Energy Fuels. 2014. 28. P. 4240-4246.Manaenkov O.V., Mann J.J., Kislitza O.V., Losovyj Ya., Stein B.D., Morgan D.G., Pink M., Lependina O.L., Shifrina Z.B., Matveeva V.G., Sulman E.M., Bronstein L.M. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. 8(33). P. 21285—21293.Manaenkov O.V., Mann J.J., Kislitza O.V., Losovyj Ya., Stein B.D., Morgan D.G., Pink M., Lependina O.L., Shifrina Z.B., Matveeva V.G., Sulman E.M., Bronstein L.M. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. 8(33). P. 21285—21293.Manaenkov O.V., Matveeva V.G., Sinitzyna P.V., Ratkevich E.A., Kislitza O.V., Doluda V.Yu., Sulman E.M., Sidorov A.I., Mann J.J., Losovyj Ya., Bronstein L.M. // Chem. Eng. Trans. 2016. 52. P. 637-642.Manaenkov O.V., Matveeva V.G., Sinitzyna P.V., Ratkevich E.A., Kislitza O.V., Doluda V.Yu., Sulman E.M., Sidorov A.I., Mann J.J., Losovyj Ya., Bronstein L.M. // Chem. Eng. Trans. 2016. 52. P. 637-642.Wu C.-T., Qu J., Elliott J., Yu K.M.K., Tsang S.C.E. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. 15. 23. P. 9043-9050.Wu C.-T., Qu J., Elliott J., Yu K.M.K., Tsang S.C.E. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. 15. 23. P. 9043-9050.URL: http://www.iapws.org/relguide/Ionization.pdf / International Association for the Properties of Water and Steam, Release on the Ionization Constant of H2O, 2007 (дата обращения: 14.08.2017).URL: http://www.iapws.org/relguide/Ionization.pdf / International Association for the Properties of Water and Steam, Release on the Ionization Constant of H2O, 2007 (дата обращения: 14.08.2017).Xiao Z., Jin S., Pang M., Liang C. // Green Chem. 2013. 15. 4. P. 891-895.Xiao Z., Jin S., Pang M., Liang C. // Green Chem. 2013. 15. 4. P. 891-895.Надиров Н.К., Слуцкин Р.Л. Каталитическое гидрирование и гидрогенолиз углеводов. M.: Химия, 1976. 192 с.Надиров Н.К., Слуцкин Р.Л. Каталитическое гидрирование и гидрогенолиз углеводов. M.: Химия, 1976. 192 с.

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