catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2020-2-140-150catal-688Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISСамораспространяющийся высокотемпературный синтез композиционных материалов на основе карбидов вольфрама: влияние фазового состава на выход этилен- и пропиленгликолей в одностадийном процессе гидролиза гидрогенолиза целлюлозыSelf-propagating high-temperature synthesis of composite materials containing tungsten carbides: The effect of phase composition on the yield of ethylene glycol and propylene glycol in the single-step hydrolysis-hydrogenolysis of celluloseГромовН. В.GromovN. V.ctls@kalvis.ruЖданокА. А.ZhdanokA. A.ctls@kalvis.ruМедведеваТ. Б.MedvedevaT. B.ctls@kalvis.ruЛукояновИ. А.LukoyanovI. A.ctls@kalvis.ruПолубояровВ. А.PoluboyarovV. A.ctls@kalvis.ruТаранО. П.TaranO. P.ctls@kalvis.ruПармонВ. Н.ParmonV. N.ctls@kalvis.ruТимофееваМ. Н.TimofeevaM. N.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск; Новосибирский государственный технический университет (НГТУ)РоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, Novosibirsk; Novosibirsk State Technical UniversityRussian FederationИнститут химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН), НовосибирскРоссияnstitute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry SB RAS, NovosibirskRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian FederationНовосибирский государственный технический университет (НГТУ); Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН), НовосибирскРоссияNovosibirsk State Technical University; nstitute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry SB RAS, NovosibirskRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск; Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» (ИХХТ ФИЦ КНЦ СО РАН), КрасноярскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, Novosibirsk; Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, KrasnoyarskRussian Federation202002042020202140150Copyright © LLC "KALVIS", 20202020LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/688

It was shown that the hydrolysis-hydrogenolysis of cellulose to alcohols can be catalyzed by a two-component system Ca(OH)2 – composite material containing tungsten carbides (W2C/WC), which are obtained by a combination of mechanochemical activation and self-propagating high-temperature synthesis (SHS) using an exothermic mixture of tungsten oxide, metallic magnesium and carbon black. The introduction of inert additives (metallic tungsten or calcium carbonate) in the exothermic mixture allowed controlling the amount and ratio of tungsten carbides (W2C, WC). The introduction order of reagents in the exothermic mixture and their activation affected the textural properties of materials. Advantages of the SHS method over mechanical activation were demonstrated. The catalytic properties of these materials were studied in the hydrolysis- hydrogenolysis of cellulose. Phase composition of the composite materials was found to affect the yield of ethylene glycol (EG) and 1,2-propylene glycol (1,2-PG) and their ratio. The maximum total yield of EG and 1,2-PG (25–31 %) was obtained in the presence of a sample with high W2C content.

целлюлозагидролиз-гидрогенолизэтиленгликоль12-пропиленгликолькарбид вольфрамасамораспространяющийся высокотемпературный синтезcellulosehydrolysis-hydrogenolysisethylene glycol12-propylene glycoltungsten carbideself-propagating high-temperature synthesisReferencesPang J., Zheng M., Sun R., Wang A., Wang X., Zhang T. // Green Chem. 2016. V. 18. P. 342-359. https://doi.org/10.1039/C5GC01771HPang J., Zheng M., Sun R., Wang A., Wang X., Zhang T. // Green Chem. 2016. V. 18. P. 342-359. https://doi.org/10.1039/C5GC01771HZheng M.Y., Wang A.Q., Ji N., Pang J.F., Wang X.D., Zhang T. // ChemSusChem 2010. V. 3. P. 63-66. https://doi.org/10.1002/cssc.200900197Zheng M.Y., Wang A.Q., Ji N., Pang J.F., Wang X.D., Zhang T. // ChemSusChem 2010. V. 3. P. 63-66. https://doi.org/10.1002/cssc.200900197Zhang Y., Wang A., Zhang T. // Chem. Commun. 2010. V. 46. P. 862-864. DOI: 10.1039/b919182h.Zhang Y., Wang A., Zhang T. // Chem. Commun. 2010. V. 46. P. 862-864. DOI: 10.1039/b919182h.Li N., Zheng Y., Wei L., Teng H., Zhou J. // Green Chem. 2017. V. 19. P. 682-691. DOI: 10.1039/c6gc01327a.Li N., Zheng Y., Wei L., Teng H., Zhou J. // Green Chem. 2017. V. 19. P. 682-691. DOI: 10.1039/c6gc01327a.Hamdy M.S., Eissa M.A., Keshk S.M.A.S. // Green Chem. 2017. V. 19. P. 5144-5151. https://doi.org/10.1039/C7GC02122DHamdy M.S., Eissa M.A., Keshk S.M.A.S. // Green Chem. 2017. V. 19. P. 5144-5151. https://doi.org/10.1039/C7GC02122DLiu Y., Luo C., Liu H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2012. V. 51. P. 3249-3253. https://doi.org/10.1002/anie.201200351Liu Y., Luo C., Liu H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2012. V. 51. P. 3249-3253. https://doi.org/10.1002/anie.201200351Li Y., Liao Y., Cao X., Wang T., Ma L., Long J., Liu Q., Xua Y. // Biomass and Bioenergy. 2015. V. 74. P. 148-161. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2014.12.025Li Y., Liao Y., Cao X., Wang T., Ma L., Long J., Liu Q., Xua Y. // Biomass and Bioenergy. 2015. V. 74. P. 148-161. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2014.12.025Manaenkov O.V., Kislitsa O.V., Matveeva V.G., Sulman E.M., Sulman M.G., Bronstein L.M. // Frontiers in Chemistry. 2019. V. 7. N 834. https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00834Manaenkov O.V., Kislitsa O.V., Matveeva V.G., Sulman E.M., Sulman M.G., Bronstein L.M. // Frontiers in Chemistry. 2019. V. 7. N 834. https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00834Ji N., Zheng M., Wang, A., Zhang T., Chen J.G. // ChemSus- Chem 2012. V. 5. P. 939-944. https://doi.org/10.1002/cssc.201100575Ji N., Zheng M., Wang, A., Zhang T., Chen J.G. // ChemSus- Chem 2012. V. 5. P. 939-944. https://doi.org/10.1002/cssc.201100575Ji N., Zhang T. Zheng M. Y., Wang A.Q., Wang H., Wang X.P., Chen J.G. // Angew Chem Int Ed. 2008. Vol. 47. P. 8510-8513. https://doi.org/10.1002/anie.200803233Ji N., Zhang T. Zheng M. Y., Wang A.Q., Wang H., Wang X.P., Chen J.G. // Angew Chem Int Ed. 2008. Vol. 47. P. 8510-8513. https://doi.org/10.1002/anie.200803233Ji N., Zhang T., Zheng M.Y., Wang A.Q., Wang H., Wang X.D., Shu Y.Y., Stottlemyer A.L. // Catal. Today. 2009. V. 147. P. 77-85. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.03.012Ji N., Zhang T., Zheng M.Y., Wang A.Q., Wang H., Wang X.D., Shu Y.Y., Stottlemyer A.L. // Catal. Today. 2009. V. 147. P. 77-85. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.03.012Ooms R., Dusselier M., Geboers J.A., de Beeck B.O., Verhaeven R., Gobechiya E., Martens, J.A., Redl A., Sels B.F. // Green Chem. 2014. Vol. 16. P. 695-707. https://doi.org/10.1039/C3GC41431KOoms R., Dusselier M., Geboers J.A., de Beeck B.O., Verhaeven R., Gobechiya E., Martens, J.A., Redl A., Sels B.F. // Green Chem. 2014. Vol. 16. P. 695-707. https://doi.org/10.1039/C3GC41431KГромов Н.В., Жданок А.А., Медведева Т.Б., Лукоянов И.А., Полубояров В.А., Таран О.П., Пармон В.Н., Тимофеева М.Н. // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия. 2019. Т. 12. № 2. С. 269—281. DOI:10.17516/1998-2836-0125.Громов Н.В., Жданок А.А., Медведева Т.Б., Лукоянов И.А., Полубояров В.А., Таран О.П., Пармон В.Н., Тимофеева М.Н. // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия. 2019. Т. 12. № 2. С. 269—281. DOI:10.17516/1998-2836-0125.Gromov N.V., Taran O.P., Semeykina V.S., Danilova I.G., Pestunov A.V., Parkhomchuk E.V., Parmon V.N. // Catal. Lett. 2017. V. 147. N 6. P. 1485-1495. https://doi.org/10.1007/s10562-017-2056-yGromov N.V., Taran O.P., Semeykina V.S., Danilova I.G., Pestunov A.V., Parkhomchuk E.V., Parmon V.N. // Catal. Lett. 2017. V. 147. N 6. P. 1485-1495. https://doi.org/10.1007/s10562-017-2056-yWon H.I., Nersisyan H.H., Won C.W. // J. Mater. Res. 2008. V. 23. P. 2393-2397. DOI: https://doi.org/10.1557/jmr.2008.0289Won H.I., Nersisyan H.H., Won C.W. // J. Mater. Res. 2008. V. 23. P. 2393-2397. DOI: https://doi.org/10.1557/jmr.2008.0289Jia Y., Liu H. // Catal. Sci. Technol. 2016 V. 6. P. 7042—7052. DOI: 10.1039/c6cy00928jJia Y., Liu H. // Catal. Sci. Technol. 2016 V. 6. P. 7042—7052. DOI: 10.1039/c6cy00928jSun J., Liu H. // Catal Tuday. 2014. V. 234. P. 75-82. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.12.040.Sun J., Liu H. // Catal Tuday. 2014. V. 234. P. 75-82. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.12.040.Zhou L., Wang A., Li, C., Zheng M., Zhang T. // ChemSusChem. 2012. V. 5. P. 932-938. https://doi.org/10.1002/cssc.201100545Zhou L., Wang A., Li, C., Zheng M., Zhang T. // ChemSusChem. 2012. V. 5. P. 932-938. https://doi.org/10.1002/cssc.201100545

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