catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2023-2-48-57catal-882Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYТрансформация аморфного оксида алюминия в каталитической реакции дегидратации ароматического спиртаThe transformation of amorphous aluminum oxide during the catalytic dehydration of aromatic alcoholБорецкаяА. В.BoretskayaA. V.ctls@kalvis.ruФаридМ. И.FaridM. I.ctls@kalvis.ruЕгороваС. Р.EgorovaS. R.ctls@kalvis.ruЛамберовА. А.LamberovA. A.ctls@kalvis.ruХимический институт им. А.М. Бутлерова, Казанский федеральный университет, КазаньРоссияA.M. Butlerov Institute of Chemistry, Kazan Federal University, KazanRussian Federation2023290320232324857Copyright © LLC "KALVIS", 20232023LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/882

Широкое применение оксидов алюминия для синтеза гетерогенных катализаторов нефтехимии и нефтепереработки обуславливает необходимость определения факторов, влияющих на эффективность каталитических систем. Однако в литературе не представлены исследования по влиянию аморфного оксида алюминия в составе алюмооксидных катализаторов на показатели каталитической реакции. Как правило, содержание аморфных гидроксидов и оксидов алюминия не паспортизируется, однако их наличие может существенно ухудшить показатели эффективности катализатора. В данной работе методами рентгенофазового анализа, низкотемпературной адсорбции азота, электронной микроскопии и термопрограммируемой десорбции аммиака были исследованы образцы аморфного оксида алюминия, полученные из двух различных предшественников. Каталитические свойства образцов были изучены в ходе парофазной дегидратации 1-фенилэтанола в стирол. Впервые показано, что трансформация аморфного оксида алюминия в процессе каталитической реакции приводит к снижению конверсии спирта с 84 % (для свежего катализатора) до 64 % (для регенерированного образца). Кристаллизация аморфного оксида алюминия путем высокотемпературной обработки способствует некоторому повышению каталитических показателей. Однако последние не достигают требуемых значений вследствие значительного снижения текстурных характеристик и кислотных свойств поверхности оксида алюминия.

A wide application of aluminum oxides in the synthesis of heterogeneous catalysts for petrochemistry and oil refining makes it necessary to reveal factors determining the efficiency of the catalytic systems. However, the literature provides no data concerning the effect produced by the amorphous phase in aluminum oxide catalysts on characteristics of the catalytic reaction. Usually the content of amorphous phase is not categorized; however, its presence may significantly deteriorate the catalyst efficiency. X-ray diffraction analysis, low-temperature nitrogen adsorption, electron microscopy and temperature-programmed desorption of ammonia were used in this work to examine samples of the amorphous aluminum oxide obtained from two different precursors. Catalytic properties of the samples were investigated during the vaporphase dehydration of 1-phenylethanol to styrene. It was shown for the first time that the transformation of amorphous aluminum oxide in the catalytic reaction decreased the conversion of alcohol from 84 (for the fresh catalyst) to 64 % (for the regenerated sample). Crystallization of amorphous aluminum oxide by the high-temperature treatment enhanced the catalytic performance, but it did not reach the desired values due to a considerable deterioration of the textural characteristics and acidic properties of the aluminum oxide surface.

гетерогенные катализаторыаморфный гидроксид алюминияγ-Al2O3бемитдегидратация спиртаheterogeneous catalystsamorphous phasealuminum oxideboehmitedehydration of alcoholReferencesWang X., Pan D., Xu Q., He M., Chen S., Yu F., Li R. // Mater. Lett. 2014. V. 135. P. 35–38. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.07.133Wang X., Pan D., Xu Q., He M., Chen S., Yu F., Li R. // Mater. Lett. 2014. V. 135. P. 35–38. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.07.133Lesaint C., Glomm W. R., Borg Ø., Eri S., Rytter E., Øye G. // Appl. Catal. A Gen. 2008. V. 351. N 1. P. 131–135. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.09.008Lesaint C., Glomm W. R., Borg Ø., Eri S., Rytter E., Øye G. // Appl. Catal. A Gen. 2008. V. 351. N 1. P. 131–135. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.09.008Kim S.-M., Lee Y.-J., Bae J. W., Potdar H.S., Jun K.-W. // Appl. Catal. A Gen. 2008. V. 348. P. 113–120. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.06.032Kim S.-M., Lee Y.-J., Bae J. W., Potdar H.S., Jun K.-W. // Appl. Catal. A Gen. 2008. V. 348. P. 113–120. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.06.032Enger B.C., Fossan Å.-L., Borg Ø., Rytter E., Holmen A. // J. Catal. 2011. V. 284. P. 9–22. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2011.08.008Enger B.C., Fossan Å.-L., Borg Ø., Rytter E., Holmen A. // J. Catal. 2011. V. 284. P. 9–22. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2011.08.008Vincent M.J., Gonzalez R.D. // Appl. Catal. A Gen. 2001. V. 217. P. 143–156. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(01)00586-5Vincent M.J., Gonzalez R.D. // Appl. Catal. A Gen. 2001. V. 217. P. 143–156. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(01)00586-5Ламберов А.А., Халилов И.Ф., Ильясов И.Р., Герасимова А.В., Бикмурзин А.Ш., Шатилов В.М. // Катализ в промышленности. 2013. № 5. С. 29–38.Ламберов А.А., Халилов И.Ф., Ильясов И.Р., Герасимова А.В., Бикмурзин А.Ш., Шатилов В.М. // Катализ в промышленности. 2013. № 5. С. 29–38.Sifontes Á.B., Gutierrez B., Mónaco A., Yanez A., Díaz Y., Méndez F.J., Llovera L., Cañizales E., Brito J.L. // Biotechnol. Rep. 2014. V. 4. P. 21-29. https://doi.org/10.1016/j.btre.2014.07.001Sifontes Á.B., Gutierrez B., Mónaco A., Yanez A., Díaz Y., Méndez F.J., Llovera L., Cañizales E., Brito J.L. // Biotechnol. Rep. 2014. V. 4. P. 21-29. https://doi.org/10.1016/j.btre.2014.07.001Toledo R., Sánchez B., Porras R., Ramírez F., Larios P., Ramirez M., Rosales M. // Int. J. Chem. React. Eng. 2018. V. 16. N. 11. P. 20170141. https://doi.org/10.1515/ijcre-2017-0141Toledo R., Sánchez B., Porras R., Ramírez F., Larios P., Ramirez M., Rosales M. // Int. J. Chem. React. Eng. 2018. V. 16. N. 11. P. 20170141. https://doi.org/10.1515/ijcre-2017-0141Trueba M., Trasatti S.P. // Eur. J. Inorg. Chem. 2005. V. 17. P. 3393–3403. https://doi.org/10.1002/ejic.200500348Trueba M., Trasatti S.P. // Eur. J. Inorg. Chem. 2005. V. 17. P. 3393–3403. https://doi.org/10.1002/ejic.200500348Krokidis X., Raybaud P., Gobichon A.E., Rebours B., Euzen P., Toulhoat H. // J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 5121. https://doi.org/10.1021/jp0038310Krokidis X., Raybaud P., Gobichon A.E., Rebours B., Euzen P., Toulhoat H. // J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 5121. https://doi.org/10.1021/jp0038310Pigeon Th., Chizallet C., Raybaud P. // J. Catal. 2022. V. 405. P. 140-151. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2021.11.011Pigeon Th., Chizallet C., Raybaud P. // J. Catal. 2022. V. 405. P. 140-151. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2021.11.011Shancita I., Campbell L. L. Wu Ch.-Ch., Aquino A. J. A., Walck S. D., Tunega D., Pantoya M.L. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 15017-15026. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b02663Shancita I., Campbell L. L. Wu Ch.-Ch., Aquino A. J. A., Walck S. D., Tunega D., Pantoya M.L. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 15017-15026. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b02663He F., Li W., Panga T., Zhou L., Wang Ch., Liu H., Li M., He X. // Ceram. Intern. 2022. V. 48. P. 18035–18047. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.02.212He F., Li W., Panga T., Zhou L., Wang Ch., Liu H., Li M., He X. // Ceram. Intern. 2022. V. 48. P. 18035–18047. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.02.212Giacobello F., Mollica-Nardo V., Foti C., Celeste Ponterio R., Saija F., Trusso S., Sponer J., Cassone G., Giuffrè O. // Liquids. 2022. V. 2. P. 26-38. https://doi.org/10.3390/liquids2010003Giacobello F., Mollica-Nardo V., Foti C., Celeste Ponterio R., Saija F., Trusso S., Sponer J., Cassone G., Giuffrè O. // Liquids. 2022. V. 2. P. 26-38. https://doi.org/10.3390/liquids2010003Mohammadi M., Khodamorady M., Tahmasbi B., Bahrami K., Ghorbani-Choghamarani A. // J. Ind. Eng. Chem. 2021. V. 97. P. 1–78.Mohammadi M., Khodamorady M., Tahmasbi B., Bahrami K., Ghorbani-Choghamarani A. // J. Ind. Eng. Chem. 2021. V. 97. P. 1–78.Yang Y., Wang N., Pang X., Yasinskiy A., Tan Y., Yu J., Wang Zh., Shi Zh. // J. Mater. Res.&Technol. 2021. V. 15. P. 6640-6646. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.11.099Yang Y., Wang N., Pang X., Yasinskiy A., Tan Y., Yu J., Wang Zh., Shi Zh. // J. Mater. Res.&Technol. 2021. V. 15. P. 6640-6646. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.11.099Mavrič A.; Fanetti M., Mali G., Valant M. // J. Non-Crystal. Solids. 2018. V. 499. P. 363-370. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.07.055Mavrič A.; Fanetti M., Mali G., Valant M. // J. Non-Crystal. Solids. 2018. V. 499. P. 363-370. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.07.055Oka Y., Takahashi T., Okada K., Iwai S.-I. // J. Non-Crystal. Solids. 1979. V. 30. N. 3. P. 349. https://doi.org/10.1016/0022-3093(79)90172-8Oka Y., Takahashi T., Okada K., Iwai S.-I. // J. Non-Crystal. Solids. 1979. V. 30. N. 3. P. 349. https://doi.org/10.1016/0022-3093(79)90172-8El-Mashri S.M., Jones R.G., Forty A.J. // Philos. Mag. A. 1983. V. 48. P. 665. https://doi.org/10.1080/01418618308236536El-Mashri S.M., Jones R.G., Forty A.J. // Philos. Mag. A. 1983. V. 48. P. 665. https://doi.org/10.1080/01418618308236536Campbell T., Kalia R.K., Nakano A., Vashishta P., Ogata S., Rodgers S. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 82. P. 4866. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.4866Campbell T., Kalia R.K., Nakano A., Vashishta P., Ogata S., Rodgers S. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 82. P. 4866. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.4866Boretskaya A., Il'yasov I., Lamberov A., Popov A. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 496. N. 1. P. 143635. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.143635Boretskaya A., Il'yasov I., Lamberov A., Popov A. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 496. N. 1. P. 143635. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.143635Boretskaya A., Il'yasov I., Popov A., Lamberov A. // Mater. Today Chem. 2021. V. 19. P. 100387. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2020.100387Boretskaya A., Il'yasov I., Popov A., Lamberov A. // Mater. Today Chem. 2021. V. 19. P. 100387. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2020.100387Bhogeswararao S., Srinivas D. // J. Catal. 2015. V. 327. P. 65-77. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2015.04.018Bhogeswararao S., Srinivas D. // J. Catal. 2015. V. 327. P. 65-77. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2015.04.018Shen J., Cortright R. D., Chen Y., Dumesic J.A. // J. Phys. Chem. 1994. V. 98. P. 8067–8073.Shen J., Cortright R. D., Chen Y., Dumesic J.A. // J. Phys. Chem. 1994. V. 98. P. 8067–8073.Косенко Н.Ф., Филатова Н.В., Липина Е.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 31–36. http:// https://doi.org/10.6060/tcct.2017608.5599Косенко Н.Ф., Филатова Н.В., Липина Е.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 31–36. http:// https://doi.org/10.6060/tcct.2017608.5599Sovar M.-M., Samélor D., Gleizes A.N., Vahlas C. // Surf. Coat. Technol. 2007. V.201. P. 9159–9162. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.04.063Sovar M.-M., Samélor D., Gleizes A.N., Vahlas C. // Surf. Coat. Technol. 2007. V.201. P. 9159–9162. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.04.063Khosravi M.M., Andrus M.B., Burt S.R., Woodfield B.F. // Polyhedron. 2013. V. 62. P. 18–25. https://doi.org/10.1016/j.poly.2013.06.019Khosravi M.M., Andrus M.B., Burt S.R., Woodfield B.F. // Polyhedron. 2013. V. 62. P. 18–25. https://doi.org/10.1016/j.poly.2013.06.019Wang Zh., Wu W., Bian X., Wu Y. // Green Process Synth. 2016. 5. 305–310.Wang Zh., Wu W., Bian X., Wu Y. // Green Process Synth. 2016. 5. 305–310.Xu L., Zhang J., Ding J., Liu T., Shi G., Li X., Guo R. // Minerals. 2020. V. 10. N. 1. P. 72. https://doi.org/10.3390/min10010072Xu L., Zhang J., Ding J., Liu T., Shi G., Li X., Guo R. // Minerals. 2020. V. 10. N. 1. P. 72. https://doi.org/10.3390/min10010072Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск: Наука; Сиб. предприятие РАН, 1999. 470 с.Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск: Наука; Сиб. предприятие РАН, 1999. 470 с.Yurdakal S., Garlisi C., Özcan L., Bellardita M., Palmisano G. Heterogeneous Photocatalysis. Ed. by Marci G., Palmisano L. Netherlands: Elsevier, 2019. P. 87. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-64015-4Yurdakal S., Garlisi C., Özcan L., Bellardita M., Palmisano G. Heterogeneous Photocatalysis. Ed. by Marci G., Palmisano L. Netherlands: Elsevier, 2019. P. 87. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-64015-4Shafi K.V.P.M., Ulman A., Lai J., Yang N.L., Cui M.H. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. N. 14. P. 4010–4011. https://doi.org/10.1021/ja0213625Shafi K.V.P.M., Ulman A., Lai J., Yang N.L., Cui M.H. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. N. 14. P. 4010–4011. https://doi.org/10.1021/ja0213625Landry C.C., Pappé N., Mason M.R., Apblett A.W., Tyler A.N., MacInnes A.N., Barron A.R. // J. Mater. Chem. 1995. V. 5. P. 331–341. https://doi.org/10.1039/JM9950500331Landry C.C., Pappé N., Mason M.R., Apblett A.W., Tyler A.N., MacInnes A.N., Barron A.R. // J. Mater. Chem. 1995. V. 5. P. 331–341. https://doi.org/10.1039/JM9950500331

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