catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2022-6-41-50catal-851Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYТвердофазный синтез никель-молибденовых катализаторов метатезиса пропилена в условиях механического воздействияSolid-Phase Synthesis of Nickel-Molybdenum Catalysts for Metathesis of Propylene under Mechanical ActionКняжеваО. А.KnyazhevaO. A.ctls@kalvis.ruБаклановаО. Н.BaklanovaO. N.ctls@kalvis.ruБулучевскийЕ. А.BuluchevskiyE. A.ctls@kalvis.ruАрбузовА. Б.ArbuzovA. B.ctls@kalvis.ruТренихинМ. В.TrenikhinM. V.ctls@kalvis.ruКарповаТ. Р.KarpovaТ. Р.ctls@kalvis.ruМоисеенкоМ. А.MoiseenkoM. A.ctls@kalvis.ruЛеонтьеваН. Н.LeontievaN. N.ctls@kalvis.ruЛавреновА. В.LavrenovA. V.ctls@kalvis.ruЦентр новых химических технологий ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН, ОмскРоссияCenter of New Chemical Technologies BIC SB RAS, OmskRussian Federation2022011220222264150Copyright © LLC "KALVIS", 20222022LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/851

Твердофазный синтез модельных алюмо-молибденовых (Al-Mo) и алюмо-никель-молибденовых (Al-Ni-Mo) композиций, входящих в состав катализаторов метатезиса пропилена, был проведен в условиях механического воздействия. Строение модельных Al-Mo- и Al-Ni-Mo-композиций было изучено методами рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, инфракрасной спектроскопии и электронной спектроскопии диффузного отражения (ЭСДО). Методом ЭСДО показано наличие в модельных Al-Ni-Mo-композициях изолированных мономерных и олигомерных молибдатных соединений. Были получены гранулированные катализаторы метатезиса путем формования модельных Al-Mo- и Al-Ni-Mo-композиций с гидроксидом алюминия с последующим прокаливанием. Показано, что наиболее активным в реакции метатезиса пропилена является алюмо-молибденовый катализатор, содержащий 2,6 мас.% Ni, 13,0 мас.% Mo и 32,7 мас.% Al. При температуре процесса 200 °С, давлении 0,1 МПа, массовой скорости подачи пропилена 1 ч–1 степень превращения пропилена на данном катализаторе достигает 33,7 %, что позволяет говорить о перспективах его практического применения. При этом в составе продуктов реакции массовая доля этилена составляет 17,5 %, бутенов – 71,3 %.

The solid-phase synthesis of model aluminum-molybdenum (Al-Mo) and aluminum-nickel-molybdenum (Al-Ni-Mo) compositions constituting the catalysts for metathesis of propylene was carried out under mechanical action. The structure of model Al-Mo and Al-Ni-Mo compositions was studied using X-ray diffraction analysis, high-resolution transmission electron microscopy, infrared spectroscopy, and diffuse reflectance electron spectroscopy (UV-vis DRS). The latter method revealed the presence of isolated monomeric and oligomeric molybdate compounds in the model Al-Ni-Mo compositions. Granulated catalysts for metathesis were obtained by molding the model Al-Mo and Al-Ni-Mo compositions with aluminum hydroxide followed by calcination. Most active in the metathesis of propylene was the aluminum-molybdenum catalyst containing 2.6 wt.% Ni, 13.0 wt.% Mo and 32.7 wt.% Al. At the process temperature of 200 °С, pressure 0.1 MPa, and weight space velocity of propylene 1 h–1, the conversion of propylene on this catalyst reached 33.7 %, which makes the catalyst promising for practical application. Therewith, the weight fraction of ethylene in the reaction products was 17.5 %, and butenes – 71.3 %.

механическое воздействиеβ-NiMoO4метатезис пропиленаmechanical actionβ-NiMoO4metathesis of propyleneReferencesMol J.C. // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2004. V. 213. P. 3945.Mol J.C. // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2004. V. 213. P. 3945.Кашковский В.И., Григорьев А.А. // Катализ и нефтехимия. 2006. № 14. С. 1–10.Кашковский В.И., Григорьев А.А. // Катализ и нефтехимия. 2006. № 14. С. 1–10.Patent US 3431316, 1969.Patent US 3431316, 1969.Ivin K., Mol J. Metathesis and Metathesis Polymerization // Academic press, 1997.Ivin K., Mol J. Metathesis and Metathesis Polymerization // Academic press, 1997.Lwin S., Wachs I.E. // ACS Catal. 2014. V. 4. P. 2505–2520.Lwin S., Wachs I.E. // ACS Catal. 2014. V. 4. P. 2505–2520.Fierro J.L.G., Mol J.C. Metal Oxides: Chemistry and Applications // Taylor & Francis, 2006.Fierro J.L.G., Mol J.C. Metal Oxides: Chemistry and Applications // Taylor & Francis, 2006.Van Schalkwyk C., Spamer A., Moodley D.J., Dube T., Reynhardt J., Botha J.M. // Applied Catalysis A: General. 2003. V. 255. P. 121–131.Van Schalkwyk C., Spamer A., Moodley D.J., Dube T., Reynhardt J., Botha J.M. // Applied Catalysis A: General. 2003. V. 255. P. 121–131.Liu H., Huang S., Zhang L., Liu S., Xin W., Xu L. // Catalysis Communications. 2009. V. 10. P. 544–548.Liu H., Huang S., Zhang L., Liu S., Xin W., Xu L. // Catalysis Communications. 2009. V. 10. P. 544–548.Debecker D., Stoyanova M., Rodemerck U., Su B., Gaigneaux E., Leonard A. // Catalysis today. 2011. V. 169. P. 60–68.Debecker D., Stoyanova M., Rodemerck U., Su B., Gaigneaux E., Leonard A. // Catalysis today. 2011. V. 169. P. 60–68.Debecker D.P., Bouchmella K., Poleunis C., Eloy P., Bertrand P., Gaigneaux E.M., Mutin P.H. // Chem. Mater. 2009. V. 21. P. 2817–2824.Debecker D.P., Bouchmella K., Poleunis C., Eloy P., Bertrand P., Gaigneaux E.M., Mutin P.H. // Chem. Mater. 2009. V. 21. P. 2817–2824.Topka P., Balcar H., Rathousky J., Zilkova, N., Verpoort, F., Cejka, J. // Microporous Mesoporous Mater. 2006. V. 96. P. 44–54.Topka P., Balcar H., Rathousky J., Zilkova, N., Verpoort, F., Cejka, J. // Microporous Mesoporous Mater. 2006. V. 96. P. 44–54.Handzlik J. // Surf. Sci. 2007. V. 601. P. 2054–2065.Handzlik J. // Surf. Sci. 2007. V. 601. P. 2054–2065.Aritani H., Fukuda O., Miyaji A., Hasegawa S. // Appl. Surf. Sci. 2001. V. 180. P. 261–269.Aritani H., Fukuda O., Miyaji A., Hasegawa S. // Appl. Surf. Sci. 2001. V. 180. P. 261–269.Zavoianu R., Soares Dias A.P.V., Pavel O.D., Angelescu E., Portela M.F. // Catalysis Communications. 2005. V. 6. P. 321–327.Zavoianu R., Soares Dias A.P.V., Pavel O.D., Angelescu E., Portela M.F. // Catalysis Communications. 2005. V. 6. P. 321–327.Budukva S.V., Klimov O.V., Chesalov Y.A., Prosvirin I.P., Larina T.V., Noskov A.S. // Catalysis Letters. 2018. V. 148. P. 1525–1534.Budukva S.V., Klimov O.V., Chesalov Y.A., Prosvirin I.P., Larina T.V., Noskov A.S. // Catalysis Letters. 2018. V. 148. P. 1525–1534.Grunert W., Stakheev A.Yu., Feldhaus R., Anders K., Shpiro E.S., Minachev K.M. // Journal of Catalysis. 1992. V. 135. P. 287–299.Grunert W., Stakheev A.Yu., Feldhaus R., Anders K., Shpiro E.S., Minachev K.M. // Journal of Catalysis. 1992. V. 135. P. 287–299.Samain L., der Jaworski A., Edén M., Ladd D.M., Seo D.-K., Garcia-Garcia F.J., Häussermann U. // Journal of Solid State Chemistry. 2014. V. 217. P. 1–8.Samain L., der Jaworski A., Edén M., Ladd D.M., Seo D.-K., Garcia-Garcia F.J., Häussermann U. // Journal of Solid State Chemistry. 2014. V. 217. P. 1–8.Masakuni Ozawa, Mareo Kimura, Akio Isogai. // Journal of the Less Common Metals. 1990. V. 162. P. 297–308.Masakuni Ozawa, Mareo Kimura, Akio Isogai. // Journal of the Less Common Metals. 1990. V. 162. P. 297–308.Buelna G., Lin Y.S., Liu L.X., Litster J.D. // Ind. Eng. Chem. Res. 2003. V. 42. P. 442–447.Buelna G., Lin Y.S., Liu L.X., Litster J.D. // Ind. Eng. Chem. Res. 2003. V. 42. P. 442–447.Bergwerff J.A., Visser T., Leliveld B.R.G., Rossenaar B.D., de Jong K.P., Weckhuysen B.M. // J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. P. 14548–14556.Bergwerff J.A., Visser T., Leliveld B.R.G., Rossenaar B.D., de Jong K.P., Weckhuysen B.M. // J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. P. 14548–14556.Oyerinde O.F., Weeks C.L., Anbar A.D., Spiro T.G. // Inorganica Chimica Acta. 2008. V. 361. P. 1000–1007.Oyerinde O.F., Weeks C.L., Anbar A.D., Spiro T.G. // Inorganica Chimica Acta. 2008. V. 361. P. 1000–1007.Borg S., Liu W., Etschmann B., Tian Y., Brugger J. // Geochimicaet Cosmochimica Acta. 92 (2012) 292–307.Borg S., Liu W., Etschmann B., Tian Y., Brugger J. // Geochimicaet Cosmochimica Acta. 92 (2012) 292–307.Lwin S., Wachs I.E. ACS Catal. 2014. V. 4. P. 2505−2520.Lwin S., Wachs I.E. ACS Catal. 2014. V. 4. P. 2505−2520.Debecker D.P., Stoyanova M., Rodemerck U., Eloy P., Léonard A., Su B.-L., Gaigneaux E.M. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 6584–6590.Debecker D.P., Stoyanova M., Rodemerck U., Eloy P., Léonard A., Su B.-L., Gaigneaux E.M. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 6584–6590.Drake T.L., Stair P.C. // Topics in Catalysis. 2017. V. 60. P. 1618-1630.Drake T.L., Stair P.C. // Topics in Catalysis. 2017. V. 60. P. 1618-1630.Braun S., Appel L.G., Camorim V.L., Schmal M. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. P. 6584–6590.Braun S., Appel L.G., Camorim V.L., Schmal M. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. P. 6584–6590.Debecker D.P., Stoyanova M., Rodemerck U., Gaigneaux E.M. // Studies in Surface Science and Catalysis. 2010. V. 175. P. 581–585.Debecker D.P., Stoyanova M., Rodemerck U., Gaigneaux E.M. // Studies in Surface Science and Catalysis. 2010. V. 175. P. 581–585.Balcar H., Mishra D., Marceau E., Carrier X., Zilkova N., Bastl Z. // Applied Catalysis A: General. 2009. V. 359. P. 129–135.Balcar H., Mishra D., Marceau E., Carrier X., Zilkova N., Bastl Z. // Applied Catalysis A: General. 2009. V. 359. P. 129–135.Avvakumov G.V., Senna M., Kosova N.V. Soft Mechanochemical Synthesis: A Basis for New Chemical Technologies. Kluwer Academic Publishers, 2002.Avvakumov G.V., Senna M., Kosova N.V. Soft Mechanochemical Synthesis: A Basis for New Chemical Technologies. Kluwer Academic Publishers, 2002.Afonasenko T.N., Knyazheva O.A., Baklanova O.N., Gulyaeva T.I., Trenikhin M.V., Tsyrul'nikov P.G., Bulavchenko O.A., Tsybulya S.V. // Kinetics and Catalysis. 2014. V. 56. P. 359–368.Afonasenko T.N., Knyazheva O.A., Baklanova O.N., Gulyaeva T.I., Trenikhin M.V., Tsyrul'nikov P.G., Bulavchenko O.A., Tsybulya S.V. // Kinetics and Catalysis. 2014. V. 56. P. 359–368.Duplyakin V.K., Baklanova O.N., Chirkova O.A., Antonicheva N.V., Arbuzov A.B., Voitenko N.N., Drozdov V.A., Likholobov V.A. Kinetics and Catalysis. 2010. V. 51. P. 126–130.Duplyakin V.K., Baklanova O.N., Chirkova O.A., Antonicheva N.V., Arbuzov A.B., Voitenko N.N., Drozdov V.A., Likholobov V.A. Kinetics and Catalysis. 2010. V. 51. P. 126–130.Knyazheva O.A., Baklanova O.N., Lavrenov A.V.,.Drozdov V.A., Leont'eva N.N., Trenikhin M.V., Arbuzov A.B., Likholobov V.A. // Kinetics and Catalysis. 2011. V. 52. P. 886–895.Knyazheva O.A., Baklanova O.N., Lavrenov A.V.,.Drozdov V.A., Leont'eva N.N., Trenikhin M.V., Arbuzov A.B., Likholobov V.A. // Kinetics and Catalysis. 2011. V. 52. P. 886–895.Knyazheva O.A., Baklanova O.N., Lavrenov A.V., Drozdov V.A., Leont'eva N.N., Vasilevich A.V., Shilova A.V., Likholobov V.A. // Kinetics and Catalysis. 2014. V. 55. P. 121–129.Knyazheva O.A., Baklanova O.N., Lavrenov A.V., Drozdov V.A., Leont'eva N.N., Vasilevich A.V., Shilova A.V., Likholobov V.A. // Kinetics and Catalysis. 2014. V. 55. P. 121–129.Paramzin S.M., Zolotovskii B.P., Buyanov R.A., Plyasova L.M., Novgorodova O.N. // Kinetics and Catalysis. 1991. V. 32. P. 452-455.Paramzin S.M., Zolotovskii B.P., Buyanov R.A., Plyasova L.M., Novgorodova O.N. // Kinetics and Catalysis. 1991. V. 32. P. 452-455.Yurchenko E.N., Detusheva L.G. // Journal of structural chemistry. 1982. V. 23. P. 706–713.Yurchenko E.N., Detusheva L.G. // Journal of structural chemistry. 1982. V. 23. P. 706–713.Tian H., Roberts C.A., Wachs I.E. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 14110–14120.Tian H., Roberts C.A., Wachs I.E. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 14110–14120.

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