catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2020-3-234-242catal-702Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISГидролиз целлюлозы в присутствии катализаторов на основе цезиевых солей гетерополикислотHydrolysis of Cellulose in the Presence of Catalysts Based on Cesium Salts of HeteropolyacidsГромовН. В.GromovN. V.ctls@kalvis.ruМедведеваТ. Б.MedvedevaT. B.ctls@kalvis.ruТаранО. П.TaranO. P.ctls@kalvis.ruТимофееваМ. Н.TimofeevaM. N.ctls@kalvis.ruПармонВ. Н.ParmonV. 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 катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis 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, Krasnoyarsk Scientific Center SB RAS, KrasnoyarskRussian Federation202029052020203234242Copyright © LLC "KALVIS", 20202020LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/702

В работе приведены результаты исследования каталитических свойств цезиевых солей гетерополикислот состава Cs4-хHхSiW12O40 (х = 3 и 3,5), Cs3-хHхPMo12O40 и Cs3-хHхPW12O40 (х = 2 и 2,5) в процессе гидролиза целлюлозы в глюкозу при 180 °С в атмосфере аргона. Показано, что основным продуктом реакции была глюкоза. Максимальный выход достигал 23 % в присутствии Cs3HSiW12O40 за 1 ч реакции. Сделано предположение о влиянии удельной поверхности на эффективность катализатора. Установлено, что в присутствии данных солей реакция имеет гетерогенный и гомогенный характер, обусловленный вымыванием активного компонента в раствор. Показана более высокая эффективность полученных материалов по сравнению с системами, приведенными в литературе.

The catalytic properties of cesium salts of heteropolyacids with the composition Cs4-хHхSiW12O40 (х = 3 and 3.5), Cs3-хHхPMo12O40 and Cs3-хHхPW12O40 (х = 2 and 2.5) were studied in the hydrolysis of cellulose to glucose at 180 °C in an argon atmosphere. Glucose was shown to be the main product of the reaction. The maximum yield reached 23% in the presence of Cs3HSiW12O40 for 1 h of the reaction. Specific surface area was supposed to affect the catalyst efficiency. It was found that in the presence of the indicated salts the reaction is heterogeneous and homogeneous, which is caused by leaching of the active component to the solution. The obtained materials were shown to be more efficient in comparison with the systems reported in the literature.

целлюлозагидролизглюкозацезиевая сольгетерополикислотыcellulosehydrolysisglucosecesium salt of heteropolyacidReferencesBesson M., Gallezot P., Pinel C. // Chemical Reviews. 2014. V. 114. N 3. P. 1827—1870. https://doi.org/10.1021/cr4002269Besson M., Gallezot P., Pinel C. // Chemical Reviews. 2014. V. 114. N 3. P. 1827—1870. https://doi.org/10.1021/cr4002269Кузнецов Б.Н. // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 12. С. 47—55.Кузнецов Б.Н. // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 12. С. 47—55.Gallezot P. // Chemical Society Reviews. 2012. V. 41. N 4. P. 1538—1558. https://doi.org/10.1039/C1CS15147AGallezot P. // Chemical Society Reviews. 2012. V. 41. N 4. P. 1538—1558. https://doi.org/10.1039/C1CS15147AMukherjee A., Dumont M.-J., Raghavan V. // Biomass Bioenergy. 2015. V. 72. P. 143—183. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2014.11.007Mukherjee A., Dumont M.-J., Raghavan V. // Biomass Bioenergy. 2015. V. 72. P. 143—183. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2014.11.007Bobleter O. Hydrothermal degradation and fractionation of saccharides. Polysaccharides. Structural diversity and functional versatility. Second edition / Ed. Severian Dimitriu. New York: Marcel Dekker, 2005. P. 893—913.Bobleter O. Hydrothermal degradation and fractionation of saccharides. Polysaccharides. Structural diversity and functional versatility. Second edition / Ed. Severian Dimitriu. New York: Marcel Dekker, 2005. P. 893—913.Gromov N.V., Taran O.P., Parmon V.N. // Sustainable Catalysis for Biorefineries. Green Chemistry Series. V. 56. / Eds. F. Frusteri, D. Aranda, G. Bonura. Croydon, United Kingdom: RCS. 2018. P. 65-97. https://doi.org/10.1039/9781788013567-00065Gromov N.V., Taran O.P., Parmon V.N. // Sustainable Catalysis for Biorefineries. Green Chemistry Series. V. 56. / Eds. F. Frusteri, D. Aranda, G. Bonura. Croydon, United Kingdom: RCS. 2018. P. 65-97. https://doi.org/10.1039/9781788013567-00065Izumi Y., Ono M., Kitagawa M., Yoshida M., Urabe K. // Microporous Materials. 1995. V. 5. N. 4. P. 255—262. https://doi.org/10.1016/0927-6513(95)00059-3Izumi Y., Ono M., Kitagawa M., Yoshida M., Urabe K. // Microporous Materials. 1995. V. 5. N. 4. P. 255—262. https://doi.org/10.1016/0927-6513(95)00059-3Hill C.L., Prosser-McCartha C.M. // Coordination Chemistry Reviews. 1995. V. 143. P. 407—455. https://doi.org/10.1016/0010-8545(95)01141-BHill C.L., Prosser-McCartha C.M. // Coordination Chemistry Reviews. 1995. V. 143. P. 407—455. https://doi.org/10.1016/0010-8545(95)01141-BTian J., Fang C., Cheng M., Wang X. // Chemical Engineering and Technology. 2011. V. 34. N. 3. P. 482—486. https://doi.org/10.1002/ceat.201000409Tian J., Fang C., Cheng M., Wang X. // Chemical Engineering and Technology. 2011. V. 34. N. 3. P. 482—486. https://doi.org/10.1002/ceat.201000409Ogasawara Y., Itagaki S., Yamaguchi K., Mizuno N. // Chem- SusChem. 2011. V. 4. N. 4. P. 519—525. https://doi.org/10.1002/cssc.201100025Ogasawara Y., Itagaki S., Yamaguchi K., Mizuno N. // Chem- SusChem. 2011. V. 4. N. 4. P. 519—525. https://doi.org/10.1002/cssc.201100025Macht J., Janik M.J., Neurock M., Iglesia E. // Angewandte Chemie Int. Ed. 2007. V. 46. P. 7864—7868. https://doi.org/10.1002/anie.200701292Macht J., Janik M.J., Neurock M., Iglesia E. // Angewandte Chemie Int. Ed. 2007. V. 46. P. 7864—7868. https://doi.org/10.1002/anie.200701292Shimizu K.-I., Furukawa H., Kobayashi N., Itaya Y., Satsuma A. // Green Chemistry. 2009. V. 11. N. 10. P. 1627—1632. https://doi.org/10.1039/B913737HShimizu K.-I., Furukawa H., Kobayashi N., Itaya Y., Satsuma A. // Green Chemistry. 2009. V. 11. N. 10. P. 1627—1632. https://doi.org/10.1039/B913737HTian, J., Wang, J., Zhao, Sh., Jiang, C., Zhang, X., Wang, X. // Cellulose Journal. 2010. V. 17. P. 587—594. https://doi.org/10.1007/s10570-009-9391-0Tian, J., Wang, J., Zhao, Sh., Jiang, C., Zhang, X., Wang, X. // Cellulose Journal. 2010. V. 17. P. 587—594. https://doi.org/10.1007/s10570-009-9391-0Okuhara T., Watanabe H., Nishimura T., Inumaru K., Misono M. // Chemistry of Materials. 2000. V. 12. N. 8. P. 2230—2238. https://doi.org/10.1021/cm9907561Okuhara T., Watanabe H., Nishimura T., Inumaru K., Misono M. // Chemistry of Materials. 2000. V. 12. N. 8. P. 2230—2238. https://doi.org/10.1021/cm9907561Gromov N.V., Taran O.P., Semeykina V.S., Danilova I.G., Pestunov A.V., Parkhomchuk E.V., Parmon V.N. // Catalysis Letters. 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. // Catalysis Letters. 2017. V. 147. N. 6. P. 1485—1495. https://doi.org/10.1007/s10562-017-2056-yKozhevnikov I.V. Catalysis by polyoxometalates — Liverpool, United Kingdom: Wiley, 2002. 201 p.Kozhevnikov I.V. Catalysis by polyoxometalates — Liverpool, United Kingdom: Wiley, 2002. 201 p.Gromov N.V., Medvedeva T.B., Taran O.P., Timofeeva M.N., Said-Aizpuru O., Panchenko V.N., Gerasimov E.U., Kozhevnikov I.V., Parmon V.N. // Applied Catalysis A: Gen. 2020. V. 595. P. 117489. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117489Gromov N.V., Medvedeva T.B., Taran O.P., Timofeeva M.N., Said-Aizpuru O., Panchenko V.N., Gerasimov E.U., Kozhevnikov I.V., Parmon V.N. // Applied Catalysis A: Gen. 2020. V. 595. P. 117489. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117489Geboers J., Van de Vyver S., Carpentier K. et al. // Green Chemistry. 2011. V. 13. N. 8. P. 2167—2174. https://doi.org/10.1039/C1GC15350AGeboers J., Van de Vyver S., Carpentier K. et al. // Green Chemistry. 2011. V. 13. N. 8. P. 2167—2174. https://doi.org/10.1039/C1GC15350AGrosh A.K., Moffat J.B. // Journal of Catalysis. 1986. V. 101. P. 238. https://doi.org/10.1016/0021-9517(86)90249-6Grosh A.K., Moffat J.B. // Journal of Catalysis. 1986. V. 101. P. 238. https://doi.org/10.1016/0021-9517(86)90249-6Tarabanko N., Tarabanko V.E., Kukhtetskiy S.V., Taran O.P. // ChemPhysChem. 2019. V. 20. P. 706—718. https://doi.org/10.1002/cphc.201801160Tarabanko N., Tarabanko V.E., Kukhtetskiy S.V., Taran O.P. // ChemPhysChem. 2019. V. 20. P. 706—718. https://doi.org/10.1002/cphc.201801160Gromov N.V., Medvedeva T.B., Taran O.P., Bukhtiyarov A.V., Aymonier C., Prosvirin I.P., Parmon V.N. // Topics in Catalysis. 2018. V. 61. N. 18—19. P. 1912—1927. https://doi.org/10.1007/s11244-018-1049-4Gromov N.V., Medvedeva T.B., Taran O.P., Bukhtiyarov A.V., Aymonier C., Prosvirin I.P., Parmon V.N. // Topics in Catalysis. 2018. V. 61. N. 18—19. P. 1912—1927. https://doi.org/10.1007/s11244-018-1049-4Cheng M., Shi T., Guan H., Wang Sh., Wang X., Jiang Z. // Appl. Catal. B: Environ. 2011. V. 107. N. 1—2. P. 104—109. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2011.07.002Cheng M., Shi T., Guan H., Wang Sh., Wang X., Jiang Z. // Appl. Catal. B: Environ. 2011. V. 107. N. 1—2. P. 104—109. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2011.07.002

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