Получение наноразмерного оксида кобальта Co3O4 на носителе SBA-15 и его использование в каталитическом гидрировании коричного альдегида

Полностью статья будет опубликована в английской версии журнала «Catalysis in Industry» № 4, 2024 г.

Наноразмерный оксид кобальта Co3O4 был успешно нанесен на мезопористый носитель SBA-15 двумя способами: прямым осаждением и с использованием изоникотинатного лиганда. Второй вариант включает образование внутри мезопор SBA-15 тетрагидратного комплекса изоникотината кобальта и последующее прокаливание композита, состоящего из SBA-15 с добавлением кобальтового комплекса. Установлено, что преимущество данного способа заключается в уменьшении образования оксидных частиц вне мезопор. Синтезированные материалы исследованы с помощью различных физических методов, таких как рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия и температурно-программируемое восстановление. В образцах Co3O4 на SBA-15 содержится также небольшое количество золота в качестве промотора, и все эти материалы используются как катализаторы при гидрировании коричного альдегида. Композитный материал, синтезированный методом прямого осаждения, показал многообещающие результаты в реакции гидрирования, обеспечив 50 %-ную конверсию коричного альдегида и 66 %-ную селективность по гидрокоричному альдегиду при температуре 170 °C и давлении водорода 2 МПа.

1. B. F. Machado, S. M. Torres, A. F. P. Cadenas, F. J. M. Hódar, F. C. Marín, A. M. T. Silva, J. L. Figueiredo, J. L. Faria, Appl. Catal. A: Gen. 425–426, 161 (2012)

2. H. J. Carrillo, M. A. Aramendía, A. Marinas, J. M. Marinas, F. J. Urbano, Appl. Catal. A: Gen. 385, 190 (2010)

3. I. Nongwe, V. Ravat, R. Meijboom, N. J. Coville, Appl. Catal. A: Gen. 517, 30 (2016)

4. C. M. Piqueras, V. Puccia, D. A. Vega, M. A. Volpe, Appl. Catal. B: Environ. 185, 265 (2016)

5. H. Wang, Y. Shu, M. Zheng, T. Zhang, Catal. Lett. 124, 219 (2008)

6. R. Li, W. Yao, Y. Jin, W. Jia, X. Chen, J. Chen, J. Zheng, Y. Hu, D. Han, J. Zhao, Chem. Eng. J. 351, 995 (2018)

7. X. Ji, X. Niu, B. Li, Q. Han, F. Yuan, F. Zaera, Y. Zhu, H. Fu, ChemCatChem. 6, 3246 (2014)

8. F. Wang, Z. Zhang, X. Wei, Q. Fang, X. Jiang, Appl. Catal. A: Gen. 543, 196 (2017)

9. J. Zhu, M. Li, M. Lu, J. Zhu, Catal. Sci. Technol. 3, 737 (2013)

10. A. J. Rodríguez, I. R. Ramos, G. A. Ruiz, A. Arcoya, Appl. Catal. A: Gen. 336, 114 (2009)

11. S. He, L. Xie, M. Che, H. C. Chan, L. Yang, Z. Shi, Y. Tang, Q. Gao, J. Mol. Catal. A: Chem. 425, 248 (2016)

12. S. Mahmoud, A. Hammoudeh, S. Gharaibeh, J. Melsheimer, J. Mol. Catal. A: Chem. 178, 161 (2002)

13. F. Zhao, Y. Ikushima, M. Chatterjee, M. Shirai, M. Arai, Green Chem. 5, 76 (2003)

14. B. H. Zhao, J. G. Chen, X. Liu, Z. W. Liu, Z. Hao, J. Xiao, Z. T. Liu, Ind. Eng. Chem. Res. 51, 11112 (2012)

15. H. Wang, Y. Shu, M. Zheng, T. Zhang, Catal. Lett. 124, 219 (2008)

16. C. P. Huu, N. Keller, G. Ehret, L. J. Charbonniere, R. Ziessel, M. J. Ledoux, J. Mol. Catal. A: Chem. 170, 155 (2001)

17. X. Wang, X. Liang, P. Geng, Q. Li, ACS Catal. 10, 2395 (2020)

18. T. Sun, L. Xu, Y. Yan, A. A. Zakhidov, R. H. Baughman, J. Chen, ACS Catal. 6, 1446 (2016)

19. M. N. Shaikh, M. M. Abdelnaby, A. S. Hakeem, G. A. Nasser, Z. H. Yamani, ACS Appl. Nano Mater. 4, 3508 (2021)

20. B. Kong, J. Tang, Y. Zhang, T. Jiang, X. Gong, C. Peng, J. Wei, J. Yang, Y. Wang, X. Wang, G. Zheng, C. Selomulya, D. Zhao, Nat. Chem. 8, 171 (2016)

21. C. Wang, J. Kim, J. Tang, J. Na, Y. M. Kang, M. Kim, H. Lim, Y. Bando, J. Li, Angew Chem. Int. Ed. 59, 2066 (2020)

22. W. Niu, L. Li, X. Liu, N. Wang, J. Liu, W. Zhou, Z. Tang, S. Chen, J. Am. Chem. Soc. 137, 5555 (2015)

23. J. S. Li, B. Du, Z. H. Lu, Q. T. Meng, J. Q. Sha, New J. Chem. 41, 10966 (2017)

24. S. Bhogeswararao, D. Srinivas, J. Catal. 285, 31 (2012)

25. I. Lopes, N. E. Hassan, H. Guerba, G. Wallez, A. Davidson, Chem. Mater. 18, 5826 (2006)

26. M. I. Clerc, D. Bazin, M. D. Appay, P. Beaunier, A. Davidson, Chem. Mater. 16, 1813 (2004)

27. S. J. Bora, M. Chakrabortty, L. Kalita, R. Chakrabarty, R. K. Barman, B. K. Das, J. Chem. Sci. 118, 487 (2006)

28. W. D. G. Nunes, J. A. Teixeira, B. Ekawa, A. L. C. S. Nascimento, M. Ionashiro, F. C. Junior, Thermochim. Acta. 666, 156 (2018)

29. D. Zhao, J. Feng, Q. Huo, N. Melosh, G. H. Fredrickson, B. F. Chmelka, G. D. Stucky, Sci. 279, 548 (1998)

30. D. Zhao, Q. Huo, J. Feng, B. F. Chmelka, G. D. Stucky, J. Am. Chem. Soc. 120, 6024 (1998)

31. R. A. Bepari, Z. Rahman, B. K. Das, Appl. Surf. Sci. Adv. 17, 100440 (2023)

32. L. Saikia, M. Rajesh, D. Srinivas, P. Ratnasamy, Catal. Lett. 137, 190 (2010)

33. M. J. van der, I. B. Giboire, C. Mercier, B. Revel, A. Davidson, R. Denoyel, J. Phys. Chem. C 114, 3507 (2010)

34. Y. F. Han, C. Fengxi, Z. Ziyi, R. Kanaparthi, C. Luwei, W. Effendi, J. Phys. Chem. B 110, 24450 (2006)

35. H. Yu, C. Wu, S. Wang, T. Li, H. Yin, ACS Appl. Nano Mater. 4, 7213 (2021)

36. B. Jongsomjit, C. Sakdamnuson, Jr. J. G. Goodwin, P. Praserthdam, Catal. Lett. 94, 209 (2004)

37. W. J. Xue, Y. F. Wang, P. Li, Z. T. Liu, Z. P. Hao, C. Y. Ma, Catal. Commun. 12, 126 (2011)

38. G. Chai, D. Du, C. Wang, C. Zhang, L. Cardenas, N. Bion, Y. Guo, S. Gil, A. G. Fendler, App. Catal. A Gen. 614, 118044 (2021)

39. G. X. Wang, X. P. Shen, J. Horvat, B. Wang, H. Liu, D. Wexler, J. Yao, J. Phys. Chem. C 113, 4357 (2009)

40. E. Galloway, M. Arbruster, K. Kovnir, M. S. Tikhov, R. M. Lambert, J. Catal. 261, 60 (2009)

41. P. Claus, Top Catal. 5, 51 (1998)

42. K. Taniya, H. Jinno, M. Kishida, Y. Ichihashi, S. Nishiyama, J. Catal. 288, 84 (2012)

43. B. M. Reddy, G. M. Kumar, I. Ganesh, A. Khan, J. Mol. Catal. A: Chem. 247, 80, (2006)

44. K. J. A. Raj, M. G. Prakash, T. Elangovan, B. Viswanathan, Catal. Lett. 142, 87 (2012)

45. D. Wang, Y. Zhu, C. Tian, L. Wang, W. Zhou, Y. Dong, H. Yan, H. Fu, ChemCatChem. 8, 1718 (2016)

46. Y. Zhang, C. Chen, W. Gong, J. Song, Y. Su, H. Zhang, G. Wang, H. Zhao, RSC Adv. 7, 21107 (2017)

47. X. Ji, X. Niu, B. Li, Q. Han, F. Yuan, F. Zaera, Y. Zhu, H. Fu, ChemCatChem. 6, 3246 (2014)

48. A. A. Shathr, Z. M. Shakor, B. Y. A. Zaidi, H. S. Majdi, A. A. A. Razak, S. A. Kaeb, A. A. Shohib, J. McGregor, Int. J. Chem. Eng. 14 (2022)