catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2022-2-18-24catal-805Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYКлючевые интермедиаты в гидрировании карбоновых кислот на катализаторе Pt-ReOx/TiO2Key intermediates in the hydrogenation of carboxylic acids over Pt-ReOx/TiO2 catalystМаколкинН. В.MakolkinN. V.ctls@kalvis.ruПаукштисЕ. А.PaukshtisE. A.ctls@kalvis.ruКаичевВ. В.KaichevV. V.ctls@kalvis.ruСукнёвА. П.SuknevA. P.ctls@kalvis.ruБальжинимаевБ. С.Bal’zhinimaevB. S.ctls@kalvis.ruKimH. U.KimH. U.ctls@kalvis.ruJaeJ.JaeJ.ctls@kalvis.ruИнститут катализа СО РАН им. Г.К. Борескова (ИК СО РАН), НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian FederationSchool of Chemical and Biomolecular Engineering, Pusan National UniversityЮжная КореяSchool of Chemical and Biomolecular Engineering, Pusan National University, PusaKorea, Republic of2022240320222221824Copyright © LLC "KALVIS", 20222022LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/805

Работа посвящена исследованию реакционной способности форм адсорбированной уксусной кислоты на катализаторе Pt-ReOx/TiO2. Методом in situ ИК-Фурье-спектроскопии при 200 °С были идентифицированы три формы адсорбированной уксусной кислоты: бидентатные ацетаты и две формы молекулярно адсорбированной уксусной кислоты. Найдено, что константы скорости расходования двух форм молекулярно адсорбированной уксусной кислоты, равные соответственно 0,02 и 0,029 c–1, близки по значениям к константе скорости каталитической реакции, равной 0,034 c–1, измеренной при 200 °С. Сделан вывод о том, что эти две формы молекулярно адсорбированной уксусной кислоты являются ключевыми интермедиатами в гидрировании уксусной кислоты на катализаторе Pt-ReOx/TiO2.

The reactivity of different forms of adsorbed acetic acid on the Pt-ReOx/TiO2 catalyst was studied. To this end, in situ FTIR spectroscopy at T = 200 °С was used to identify three forms of adsorbed acetic acid: bidentate acetates and two forms of molecularly adsorbed acetic acid (1645–1653 and 1700–1720 cm–1). Rate constants for the consumption of two forms of molecularly adsorbed acetic acid, which are equal to 0.029 and 0.02 s–1, respectively, were found to be close to the rate constant of the catalytic reaction equal to 0.034 s–1, which was measured at T = 200 °С. It was concluded that two forms of molecularly adsorbed acetic acid serve as the key intermediates in the hydrogenation of acetic acid over Pt-ReOx/TiO2 catalyst.

гидрирование карбоновых кислотуксусная кислотаплатинаренийгидридИК-спектроскопияhydrogenation of carboxylic acidsplatinumrheniumhydrideIR spectroscopyReferencesPritchard J., Filonenko G.A., Van Putten R., Hensen E.J.M., Pidko E.A. // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44. № 11. P. 3808-3833. DOI: 10.1039/C5CS00038F.Pritchard J., Filonenko G.A., Van Putten R., Hensen E.J.M., Pidko E.A. // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44. № 11. P. 3808-3833. DOI: 10.1039/C5CS00038F.Castiglioni G.L., Ferrari M., Guercio A., Vaccari A., Lancia R., Fumagalli C. // Catal. Today. 1996. V. 27. P. 181–186. DOI: 10.1016/0920-5861(95)00209-X.Castiglioni G.L., Ferrari M., Guercio A., Vaccari A., Lancia R., Fumagalli C. // Catal. Today. 1996. V. 27. P. 181–186. DOI: 10.1016/0920-5861(95)00209-X.S. Antons, A.S. Tilling, E. Wolters, US 6 355 848 B1, 2002S. Antons, A.S. Tilling, E. Wolters, US 6 355 848 B1, 2002J. Clayden, N. Greeves, S. Warren and P. Wothers, Organic Chemistry, Oxford University Press, 2000.J. Clayden, N. Greeves, S. Warren and P. Wothers, Organic Chemistry, Oxford University Press, 2000.H. Adkins and R. Connor // J. Am. Chem. Soc. 1931, 53, 1091–1095.H. Adkins and R. Connor // J. Am. Chem. Soc. 1931, 53, 1091–1095.Nishimura S. Handbook of Heterogeneous Catalytic Hydrogenation for Organic Synthesis; Wiley: New York, 2001; Chapter 10.3, pp 416−423Nishimura S. Handbook of Heterogeneous Catalytic Hydrogenation for Organic Synthesis; Wiley: New York, 2001; Chapter 10.3, pp 416−423A. Suknev, V. Zaikovskii, V. Kaichev, E. Paukshtis, E. Sadovskaya, B. Bal’zhinimaev // J. Energy Chem. 2015. V. 24. № 5. P. 646–654. DOI: 10.1016/j.jechem.2015.09.003.A. Suknev, V. Zaikovskii, V. Kaichev, E. Paukshtis, E. Sadovskaya, B. Bal’zhinimaev // J. Energy Chem. 2015. V. 24. № 5. P. 646–654. DOI: 10.1016/j.jechem.2015.09.003.Y. Takeda, M. Tamura, Y. Nakagawa, K. Okumura, K. Tomishige // ACS Catal. 2015. V. 5. № 11. P. 7034–7047. DOI: 10.1021/ acscatal.5b01054.Y. Takeda, M. Tamura, Y. Nakagawa, K. Okumura, K. Tomishige // ACS Catal. 2015. V. 5. № 11. P. 7034–7047. DOI: 10.1021/ acscatal.5b01054.Ly B.-K., Tapin B., Aouine M., Delichere P., Epron F., Pinel C., Especel C., Besson M. // Chem. Cat. Chem. 2015. V. 7. № 14. P. 2161–2178. DOI: 10.1002/cctc.201500197.Ly B.-K., Tapin B., Aouine M., Delichere P., Epron F., Pinel C., Especel C., Besson M. // Chem. Cat. Chem. 2015. V. 7. № 14. P. 2161–2178. DOI: 10.1002/cctc.201500197.Bal’zhinimaev B.S., Paukshtis E.A., Suknev A.P., Makolkin N.V. // J. Energy Chem. 2018. V. 27. № 3. P. 903—912. DOI: 10.1016/j.jechem.2017.07.018.Bal’zhinimaev B.S., Paukshtis E.A., Suknev A.P., Makolkin N.V. // J. Energy Chem. 2018. V. 27. № 3. P. 903—912. DOI: 10.1016/j.jechem.2017.07.018.Balzhinimaev B., Suknev A., Paukshtis E., Batueva I. // Catalysis in Green Chemistry and Engineering. 2018. V. 1. № 1. P. 27-42. DOI: 10.1615/.2017021077.Balzhinimaev B., Suknev A., Paukshtis E., Batueva I. // Catalysis in Green Chemistry and Engineering. 2018. V. 1. № 1. P. 27-42. DOI: 10.1615/.2017021077.Liu L., Meira D.M., Arenal R., Concepcion P., Puga A.V., Corma A. // ACS Catalysis. 2019. V. 9. № 12. P. 10626-10639 DOI: 10.1021/acscatal.9b04214.Liu L., Meira D.M., Arenal R., Concepcion P., Puga A.V., Corma A. // ACS Catalysis. 2019. V. 9. № 12. P. 10626-10639 DOI: 10.1021/acscatal.9b04214.Y. Zhang, D. Fu, X. Xu, Y. Sheng, J. Xu, Y. Han // Current Opinion in Chemical Engineering. 2016. V. 12. P. 1-7. DOI: 10.1016/j.coche.2016.01.004.Y. Zhang, D. Fu, X. Xu, Y. Sheng, J. Xu, Y. Han // Current Opinion in Chemical Engineering. 2016. V. 12. P. 1-7. DOI: 10.1016/j.coche.2016.01.004.Dumesic J.A., Huber G.W., Boudart M. Principles of Heterogeneous Catalysis. In Handbook of Heterogeneous Catalysis (2008). DOI: 10.1002/9783527610044.hetcat0001.Dumesic J.A., Huber G.W., Boudart M. Principles of Heterogeneous Catalysis. In Handbook of Heterogeneous Catalysis (2008). DOI: 10.1002/9783527610044.hetcat0001.Zhou M, Zhang H., Ma H., Ying W. // Fuel. 2017. V. 203. P. 774–780. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.03.063.Zhou M, Zhang H., Ma H., Ying W. // Fuel. 2017. V. 203. P. 774–780. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.03.063.Manyar H.G., Paun C., Pilus R., Rooney D.W., Tompson J.M., Hardacre C. // Chem. Comm. 2010. V 46. № 34. P. 6279 - 6289. DOI: 10.1039/C0CC01365J.Manyar H.G., Paun C., Pilus R., Rooney D.W., Tompson J.M., Hardacre C. // Chem. Comm. 2010. V 46. № 34. P. 6279 - 6289. DOI: 10.1039/C0CC01365J.Chen L., Zhu Y., Zheng H., Zhang C., Li Y. // Appl. Catal. 2012. V. 411–412. P. 95–104. DOI: 10.1016/j.apcata.2011.10.026.Chen L., Zhu Y., Zheng H., Zhang C., Li Y. // Appl. Catal. 2012. V. 411–412. P. 95–104. DOI: 10.1016/j.apcata.2011.10.026.P.A. Dub, T. Ikariya // ACS Catal. 2012. V. 2. № 8 . P. 1718–1741. DOI: 10.1021/cs300341g.P.A. Dub, T. Ikariya // ACS Catal. 2012. V. 2. № 8 . P. 1718–1741. DOI: 10.1021/cs300341g.Makolkin N.V., Kim H.U., Paukshtis E.A., Jae J., Bal’zhinimaev B.S. // Cat. in Ind. 2020. V.12. № 4. P. 316-322. DOI: 10.1134/s207005042004011x.Makolkin N.V., Kim H.U., Paukshtis E.A., Jae J., Bal’zhinimaev B.S. // Cat. in Ind. 2020. V.12. № 4. P. 316-322. DOI: 10.1134/s207005042004011x.Ly B.K., Tapin B., Epron F., Pinel C., Especel C., Besson M. // Catal. Today. 2019. V. 355. P. 75-83. DOI: 10.1016/j.cattod.2019.03.024.Ly B.K., Tapin B., Epron F., Pinel C., Especel C., Besson M. // Catal. Today. 2019. V. 355. P. 75-83. DOI: 10.1016/j.cattod.2019.03.024.Steinrück H.-P, Pesty F., Zhang L., Madey T.E. // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. № 4. P. 2427–2439. DOI: 10.1103/PhysRevB.51.2427.Steinrück H.-P, Pesty F., Zhang L., Madey T.E. // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. № 4. P. 2427–2439. DOI: 10.1103/PhysRevB.51.2427.Reiche R., Oswald S., Wetzig K. // Appl. Surf. Sci. 2001. V. 179. P. 316-323. DOI: 10.1016/S0169-4332(01)00300-2.Reiche R., Oswald S., Wetzig K. // Appl. Surf. Sci. 2001. V. 179. P. 316-323. DOI: 10.1016/S0169-4332(01)00300-2.Chan A.S.Y., Chen W., Wang H., Rowe J.E., Madey T.E. // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. № 38. P. 14643-14651. DOI: 10.1021/jp040168x.Chan A.S.Y., Chen W., Wang H., Rowe J.E., Madey T.E. // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. № 38. P. 14643-14651. DOI: 10.1021/jp040168x.Wang H., Chan A.S.Y., Chen W., Kaghazchi P., Jacob T., Madey T.E. // ACS Nano. 2007. V. 1. № 5. P. 449–455. DOI: 10.1021/ nn700238r.Wang H., Chan A.S.Y., Chen W., Kaghazchi P., Jacob T., Madey T.E. // ACS Nano. 2007. V. 1. № 5. P. 449–455. DOI: 10.1021/ nn700238r.Dong X., Lei J., Chen Y., Jiang H., Zhang M. // Applied Catalysis B: Environmental. 2019. V. 244. P. 448–458. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.11.062.Dong X., Lei J., Chen Y., Jiang H., Zhang M. // Applied Catalysis B: Environmental. 2019. V. 244. P. 448–458. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.11.062.K. Nakamoto. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Wiley, New York, 4th edn., 1986. P. 232–233.K. Nakamoto. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Wiley, New York, 4th edn., 1986. P. 232–233.L.-F. Liao, C.-F. Lien, J.-L. Lin // Phys. Chem. Chem. Phys. 2001. V. 3. № 17. P. 3831–3837. DOI: 10.1039/B103419G.L.-F. Liao, C.-F. Lien, J.-L. Lin // Phys. Chem. Chem. Phys. 2001. V. 3. № 17. P. 3831–3837. DOI: 10.1039/B103419G.

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