catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-8Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYСИНТЕЗ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ МОНТМОРИЛЛОНИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ РЕАКЦИЙ СЕЛЕКТИВНОГО ДЕГИДРИРОВАНИЯSYNTHESIS OF METAL INTERCALATED CLAY CATALYSTS FOR SELECTIVE HYDROGENATION REACTIONSМаниканданГ. Д.ManikandanG. D.

Ph.D., Post Doctorate Researcher, Advanced Ceramics and Nanotechnology Laboratory, Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, University of Concepcion, Concepcion, Chile. Catalysis Laboratory, Department of Chemical Engineering, A.C. College of Technology, Anna University, Chennai – 600 025, India. Phone: 0056-41-2203664

dmani_cat@yahoo.co.inМангаларайяР. В.MangalarajaR. V.

Ph.D., Associate Professor, Advanced Ceramics and Nanotechnology Laboratory, Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, University of Concepcion, Concepcion, Chile. Phone: 0056-41-2207389

mangal@udec.clАнантакумарС.AnanthakumarS.

Ph.D., Scientist, Materials and Minerals Division, National Institute for Interdisciplinary Science and Technology (NIIST), CSIR, Trivandrum, India. Phone: 0091-471-2515289

ananth777kumar@yahoo.comСивакумарТ.SivakumarT.

Ph.D., Assistant Professor, Catalysis Laboratory, Department of Chemical Engineering, A.C. College of Technology, Anna University, Chennai – 600 025, India. Phone: 0091-44-44159636

sivakumar@annauniv.eduОтделение материаловедения, Инженерный факультет, Университет г. Консепсьон, Чили Лаборатория катализа, Отделение химических технологий, Технологический колледж, Университет Анна, г. Ченнай, ИндияРоссияAdvanced Ceramics and Nanotechnology Laboratory, Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, University of Concepcion, Concepcion, Chile Catalysis Laboratory, Department of Chemical Engineering, A.C. College of Technology, Anna University, Chennai – 600 025, IndiaRussian FederationОтделение материаловедения, Инженерный факультет, Университет г. Консепсьон, ЧилиРоссияAdvanced Ceramics and Nanotechnology Laboratory, Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, University of Concepcion, Concepcion, ChileRussian FederationОтделение полезных ископаемых и материаловедения, Национальный Институт междисциплинарных наук и технологий, г. Тривандрум, ИндияРоссияMaterials and Minerals Division, National Institute for Interdisciplinary Science and Technology (NIIST), CSIR, Trivandrum, IndiaRussian FederationЛаборатория катализа, Отделение химических технологий, Технологический колледж, Университет Анна, г. Ченнай, ИндияРоссияCatalysis Laboratory, Department of Chemical Engineering, A.C. College of Technology, Anna University, Chennai – 600 025, IndiaRussian Federation201220112014011126Copyright © LLC "KALVIS", 20142014LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/8

Показано, что межслойное пространство смектита («фуллерова земля») может служить наноразмерным реактором благодаря способности к быстрому набуханию и большой адсорбционной емкости. Таким образом, были получены наноразмерные частицы благородных металлов, исключая их агрегацию. С помощью разных методик были синтезированы платино- и рутенийсодержащие интеркалированные/импегнированные смектит/гекторит катализаторы. Исследовалась каталитическая активность в реакции гидрирования коричного альдегида в жидкой фазе. Анализируется конверсия и селективность при разных условиях реакции: меняются температура, давление водорода, растворители и время контакта. Исследования показали, что интеркалированные/импегнированные смектит/гекторит катализаторы, содержащие драгметаллы, имеют высокую степень конверсии и селективность (60 и 79 %, соответственно). Сравнение образцов катализаторов между собой выявило, что интеркалированные катализаторы показывают бóльшую конверсию и селективность, чем импегнированные.

Interlamellar space of the smectite clay minerals have been found as an excellent nano phase reactor due to their easy swelling property and the adsorption capacity. In this work size quantized nano particles of catalytically active noble metals have been generated within the interlamellar space of the smectite type clay minerals. Platinum and ruthenium intercalated/impregnated montmorillonite and hectorite catalysts were synthesised and characterized by various instrumental techniques. Catalytic activity of the synthesised catalysts was evaluated towards hydrogenation of cinnamaldehyde in liquid phase. The effect of various reaction parameters such as temperature, hydrogen pressure, solvents, and amount of catalyst and time on stream on conversion and selectivity were studied and the results are discussed. The studies revealed that noble metal intercalated/impregnated clay catalysts were very effective in hydrogenation reactions as they showed significant conversion and selectivity. Comparison of catalytic activity made with the impregnated catalysts showed that the intercalated catalysts were better than impregnated catalysts in terms of conversion and selectivity.

платинарутениймонтмориллонитгекторитселективное дегидрированиекоричный альдегиджидкая фазаplatinumrutheniummontmorillonitehectoriteselective hydrogenationcinnamaldehydeliquid phaseReferencesC.M.P. Cientifica, Nano Catalysis and the Energy markets. 2002. Madrid, Spain.C.M.P. Cientifica, Nano Catalysis and the Energy markets. 2002. Madrid, Spain.Liu Z., Wang C., Liu Z., Lu J. // Appl. Catal. A: Gen. 344 (2008) 114.Liu Z., Wang C., Liu Z., Lu J. // Appl. Catal. A: Gen. 344 (2008) 114.Ying B., Jiajian P., Yingqian H., Jiayun L., Huayu Q., Guoqiao L. // Chinese Journal of Chemical Engineering, 17(6) (2009) 1038.Ying B., Jiajian P., Yingqian H., Jiayun L., Huayu Q., Guoqiao L. // Chinese Journal of Chemical Engineering, 17(6) (2009) 1038.Li H., Zhu Z., Li H., Li P., Zhou X. // Journal of Colloid and Interface Science 349 (2010) 613.Li H., Zhu Z., Li H., Li P., Zhou X. // Journal of Colloid and Interface Science 349 (2010) 613.Ribeiro Nielson F.P., Mendes Fabiana M.T., Perez Carlos A.C., Souza Mariana M.V.M., Martin S. // Appl. Catal. A: Gen. 347 (2008) 62.Ribeiro Nielson F.P., Mendes Fabiana M.T., Perez Carlos A.C., Souza Mariana M.V.M., Martin S. // Appl. Catal. A: Gen. 347 (2008) 62.Navarro R., Pawelec B., Fierro J.L.G., Vasudevan P.T., Cambra J.F., Guemez M.B., Arias P.L. // Fuel Processing Technology 61 (1999) 73.Navarro R., Pawelec B., Fierro J.L.G., Vasudevan P.T., Cambra J.F., Guemez M.B., Arias P.L. // Fuel Processing Technology 61 (1999) 73.Shu Y., Ichikawa M. // Catal. Today 71 (2001) 55.Shu Y., Ichikawa M. // Catal. Today 71 (2001) 55.Chmielarz L., Kusґtrowski P., Michalik M., Dudek B., Piwowarska Z., Dziembaj R. // Catal. Today 137 (2008) 242.Chmielarz L., Kusґtrowski P., Michalik M., Dudek B., Piwowarska Z., Dziembaj R. // Catal. Today 137 (2008) 242.Kalpesh B.S., Hasmukh A.P., Parimal A.P., Bahadur P., Bajaj H.C., Jasra R.V. // Applied Clay Science 42 (2009) 386.Kalpesh B.S., Hasmukh A.P., Parimal A.P., Bahadur P., Bajaj H.C., Jasra R.V. // Applied Clay Science 42 (2009) 386.Maki-Arvela P., Hajek J., Salmi T., Yu M.D. // Appl. Catal. A. 292 (2005) 1.Maki-Arvela P., Hajek J., Salmi T., Yu M.D. // Appl. Catal. A. 292 (2005) 1.Singh U.K., Vannice M.A. // Appl. Catal. A. 213 (2001) 1.Singh U.K., Vannice M.A. // Appl. Catal. A. 213 (2001) 1.Rolison D.R. Nanomaterials: Synthesis, properties and application. Edelstein A.S., Cammarata R.C. (Eds.). Institute of Physics Publishing, Bristol (1996).Rolison D.R. Nanomaterials: Synthesis, properties and application. Edelstein A.S., Cammarata R.C. (Eds.). Institute of Physics Publishing, Bristol (1996).Malyala R.V., Rode C.V., Arai M., Hegde S.G., Chaudhari R.V. // Appl. Catal. A, 193, 1–2 (2000) 71.Malyala R.V., Rode C.V., Arai M., Hegde S.G., Chaudhari R.V. // Appl. Catal. A, 193, 1–2 (2000) 71.Melendrez R., A. Alarcon Angel G.D., R. Gomez React. Kinet. // Catal. Lett. 2000, 70, 1, 113.Melendrez R., A. Alarcon Angel G.D., R. Gomez React. Kinet. // Catal. Lett. 2000, 70, 1, 113.Hajek J., Kumar N., Maki-Arvela P., Salmi T., Murzin D.Y., Paseka I., Heikkila T., Laine E., Laukkanen P., Vayrynen J. // Appl. Catal. A, 251, 2 (2003) 385.Hajek J., Kumar N., Maki-Arvela P., Salmi T., Murzin D.Y., Paseka I., Heikkila T., Laine E., Laukkanen P., Vayrynen J. // Appl. Catal. A, 251, 2 (2003) 385.Lashdaf M., Tiitta M., Venalainen T., Sterholm H.O., Krause A.O.I. // Catal. Lett. 94, 1—2, (2004) 7.Lashdaf M., Tiitta M., Venalainen T., Sterholm H.O., Krause A.O.I. // Catal. Lett. 94, 1—2, (2004) 7.Chatterjee M., Iwasaki T., Onodera Y., Nagase T. // Catal. Lett. 61, 3—4 (1999) 199.Chatterjee M., Iwasaki T., Onodera Y., Nagase T. // Catal. Lett. 61, 3—4 (1999) 199.Chatterjee M., Ikushima Y., Zhao F.Y. // Catal. Lett., 82, 1—2, (2002) 141.Chatterjee M., Ikushima Y., Zhao F.Y. // Catal. Lett., 82, 1—2, (2002) 141.Chatterjee M., Iwasaki T., Onodera Y., Hayashi H., Ikushima Y., Nasage T., Ebina T. // Appl. Clay Sci., 25, 3—4 (2004) 195.Chatterjee M., Iwasaki T., Onodera Y., Hayashi H., Ikushima Y., Nasage T., Ebina T. // Appl. Clay Sci., 25, 3—4 (2004) 195.Szollosi G., Torok B., Baranyi L., Bartok M. // J. Catal. 179, 2 (1998) 619.Szollosi G., Torok B., Baranyi L., Bartok M. // J. Catal. 179, 2 (1998) 619.Reyes P., Rojas H., Pecchi G., Fierro J.L.G. // J. Mol. Catal. A: Chem. 179, 1—2 (2002) 293.Reyes P., Rojas H., Pecchi G., Fierro J.L.G. // J. Mol. Catal. A: Chem. 179, 1—2 (2002) 293.Sivakumar T., Mori T., Kubo J., Morikawa Y. // Chem. Lett. 30, 9 (2001) 860.Sivakumar T., Mori T., Kubo J., Morikawa Y. // Chem. Lett. 30, 9 (2001) 860.Sivakumar T., Krithiga T., Shanthi K., Mori T., Kubo J., Morikawa Y. // J. Mol. Catal. A., 223, 1—2 (2004) 185.Sivakumar T., Krithiga T., Shanthi K., Mori T., Kubo J., Morikawa Y. // J. Mol. Catal. A., 223, 1—2 (2004) 185.Bachiller-Baeza B., Rodrіguez I., Guerrero-Ruiz A. // Appl. Catal. A, 205, 1—2 (2001) 227.Bachiller-Baeza B., Rodrіguez I., Guerrero-Ruiz A. // Appl. Catal. A, 205, 1—2 (2001) 227.Consonni M., Jokic D., Murzin D.Y., Touroude R.J. // J. Catal. 188, 1 (1999) 165.Consonni M., Jokic D., Murzin D.Y., Touroude R.J. // J. Catal. 188, 1 (1999) 165.Milone C., Tropeano M.L., Gulino G., Neri G., Ingoglia R., Galvagno S. // Chem. Commun. 8 (2002) 868.Milone C., Tropeano M.L., Gulino G., Neri G., Ingoglia R., Galvagno S. // Chem. Commun. 8 (2002) 868.Okumura M., Akita T., Haruta M. // Catal. Today, 74, 3—4 (2002) 265.Okumura M., Akita T., Haruta M. // Catal. Today, 74, 3—4 (2002) 265.Silva A.M., Santos O.A.A., Mendes M.J., Jordao E., Fraga M.A. // Appl. Catal. A 241, 1—2 (2003) 155.Silva A.M., Santos O.A.A., Mendes M.J., Jordao E., Fraga M.A. // Appl. Catal. A 241, 1—2 (2003) 155.Kijenski J., Winiarek P., Paryjczak T., Lewicki A., Mikołajska A. // Appl. Catal. A, 233, 1—2 (2002) 171.Kijenski J., Winiarek P., Paryjczak T., Lewicki A., Mikołajska A. // Appl. Catal. A, 233, 1—2 (2002) 171.Recchia S., Rossi C., Poli N., Fusi A., Sordelli L., Psaro R. //J. Catal. 184, 1, (1999) 1.Recchia S., Rossi C., Poli N., Fusi A., Sordelli L., Psaro R. //J. Catal. 184, 1, (1999) 1.Klabunde K.J., Mulukutta R.S. Nanoscale materials in chemistry. 2001. Ed. By Klabunde K.J., John Wiley & Sons, Inc., New York, p. 223.Klabunde K.J., Mulukutta R.S. Nanoscale materials in chemistry. 2001. Ed. By Klabunde K.J., John Wiley & Sons, Inc., New York, p. 223.Mohr C., Claus P. // Sci. Progress, 84, 4 (2001) 311.Mohr C., Claus P. // Sci. Progress, 84, 4 (2001) 311.Bauer K., Garbe D. Common fragrance and flavour materials. 1985. VCH, Weinheim.Bauer K., Garbe D. Common fragrance and flavour materials. 1985. VCH, Weinheim.Gallezot P., Fendler G., Richard D. // Catalysis of organic reactions. 1991. Pascoe W. (Ed.,), Marcel Dekker, New York, p. 1.Gallezot P., Fendler G., Richard D. // Catalysis of organic reactions. 1991. Pascoe W. (Ed.,), Marcel Dekker, New York, p. 1.Bartok M., Molnar A. The chemistry of double bonded functional groups, Supplement A3, 1997, Patai S., Ed., Wiley, New York, p. 843.Bartok M., Molnar A. The chemistry of double bonded functional groups, Supplement A3, 1997, Patai S., Ed., Wiley, New York, p. 843.Coq B., Figueras F. // Coord. Chem. Rev., 178—180, 2 (1998) 1753.Coq B., Figueras F. // Coord. Chem. Rev., 178—180, 2 (1998) 1753.Smith G.V., Notheisz F. Heterogeneous catalysis in organic chemistry. 1999. Academic Press, London, p. 58.Smith G.V., Notheisz F. Heterogeneous catalysis in organic chemistry. 1999. Academic Press, London, p. 58.Lashdaf M., Krause A.O.I., Lindblad M., Tiitta M., Venalainen T. // Appl. Catal. A, 241, 1—2 (2003) 65.Lashdaf M., Krause A.O.I., Lindblad M., Tiitta M., Venalainen T. // Appl. Catal. A, 241, 1—2 (2003) 65.Ryndin Y.A., Santini C.C., Prat D., Basset J.M. // J. Catal. 190, 1—2 (2000) 364.Ryndin Y.A., Santini C.C., Prat D., Basset J.M. // J. Catal. 190, 1—2 (2000) 364.Toshima N., Takahashi T. // Bulletin Chemical Society of Japan, 65 (1992) 400.Toshima N., Takahashi T. // Bulletin Chemical Society of Japan, 65 (1992) 400.Kiraly Z., Veisz B., Mastalir A., Razga Z., Dekany I. // Chem. Commun. (1999) 1925.Kiraly Z., Veisz B., Mastalir A., Razga Z., Dekany I. // Chem. Commun. (1999) 1925.Kiraly Z., Veisz B., Mastalir A., Kofarago G. Langmuir, 17 (2001) 5381.Kiraly Z., Veisz B., Mastalir A., Kofarago G. Langmuir, 17 (2001) 5381.Duff D.G., Edwards P.P., Johnson B.F.G. // Journal Physical Chemistry, 99, 43, (1995) 15934.Duff D.G., Edwards P.P., Johnson B.F.G. // Journal Physical Chemistry, 99, 43, (1995) 15934.Hahakura S., Isoda S., Ogawa T., Moriguchi S., Kobayashi T.J. // Cryst. Growth, 237–239, 3 (2002) 1942.Hahakura S., Isoda S., Ogawa T., Moriguchi S., Kobayashi T.J. // Cryst. Growth, 237–239, 3 (2002) 1942.Abid M.R., Touroude R. // Catal. Lett. 69, 3—4 (2000) 139.Abid M.R., Touroude R. // Catal. Lett. 69, 3—4 (2000) 139.Englisch M., Jentys A., Lercher J.A. // J. Catal. 166 (1997) 25.Englisch M., Jentys A., Lercher J.A. // J. Catal. 166 (1997) 25.Giroir-Fendler A., Richard D., Gallezot P. // Studies in Surface Science and catalysis, 41 (1988) 171.Giroir-Fendler A., Richard D., Gallezot P. // Studies in Surface Science and catalysis, 41 (1988) 171.Satagopan V., Chandalia S.B. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 60, 1 (1994) 17.Satagopan V., Chandalia S.B. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 60, 1 (1994) 17.Zhang L., Winterbottom J.M., Boyes A.P., Raymahasay S. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 72, 3 (1998) 264.Zhang L., Winterbottom J.M., Boyes A.P., Raymahasay S. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 72, 3 (1998) 264.Von Arx M., Mallat T., Baiker A.J. // J. Mol. Catal. A: Chem. 148, 1–2 (1999) 275.Von Arx M., Mallat T., Baiker A.J. // J. Mol. Catal. A: Chem. 148, 1–2 (1999) 275.Singh U.K., Vannice M.A. // J. Catal. 199 (2001) 73.Singh U.K., Vannice M.A. // J. Catal. 199 (2001) 73.Hajek J., Kumar N., Maki-Arvela P., Salmi T., Murzin D.Y. // J. Mol. Catal. A: Chem. 217 (2004) 145.Hajek J., Kumar N., Maki-Arvela P., Salmi T., Murzin D.Y. // J. Mol. Catal. A: Chem. 217 (2004) 145.

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