Простой синтез наноразмерных CuO и NiO золь-гель методом с использованием поливинилового спирта и применение этих оксидов в каталитическом эпоксидировании стирола

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

Наноразмерные оксиды меди и никеля диаметром 17 и 25 нм, соответственно, были синтезированы простым золь-гель методом с использованием поливинилового спирта (ПВС). Этот способ включает простое диспергирование ионов металлов (меди или никеля) в ПВС-гель и последующее прокаливание высушенного геля при температуре 400 °C в течение 3 ч. Полученные оксидные материалы были охарактеризованы с помощью различных физических методов, таких как термогравиметрический анализ, рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия и УФ-ВИД ИК-спектроскопия. Установлено, что синтезированные оксиды являются очень эффективными катализаторами при эпоксидировании стирола. CuO обеспечивает 87 %-ную конверсию стирола и 88 %-ную селективность по оксиду стирола, в то время как NiO – 69 %-ную конверсию стирола и 80 %-ную конверсию с использованием трет-бутилгидропероксида в качестве окислителя по истечении 6 ч. Оба катализатора могут использоваться повторно в течение нескольких последовательных циклов без заметной потери активности и селективности. Благодаря отличным каталитическим характеристикам, экономически эффективному синтезу и возможности повторного использования синтезированные оксиды становятся перспективными катализаторами для промышленного применения.

1. Alghamdi, H. M. A., Opt. Mater., 2022, vol. 134, pp. 113101–113109.

2. Zhang, X., Wang, G., Yang, M., Luan, Y., Dong,W., Dang, R., Gao H., and Yu, J., Catal. Sci. Technol., 2014, vol. 4, pp. 3082–3089.

3. Gao, X. P., Bao, J. L., Pan, G. L., Zhu, H. Y., Huang, P. X., Wu, F., and Song, D. Y., J. Phys. Chem. B, 2004, vol. 108,pp. 5547–5551.

4. Geng, W., Ma, Z., Zhao, Y., Yang, J., He, X., Duan, L., Li, F., Hou, H., and Zhang, Q., Sensors & Actuators: B. Chem., 2020, vol. 325, pp. 128775–128785.

5. Batsaikhan, E., Lee, C.–H., Hsu, H., Wu, C.–M., Peng, J.–C., Ma, M.–H., Deleg, S., and Li, W.–H., ACS Omega, 2020, vol. 5, pp. 3849–3856.

6. Yang, F., Zhou, S., Gao, S., Liu, X., Long, S., and Kong, Y., Micro. Mesopor. Mater., 2017, vol. 238, pp. 69–77.

7. Alrebdi, T. A., Ahmed, H. A., Alkallas, F. H., Mwafy, E. A., Trabelsi, A. B. G., and Mostafa, A. M., Radiation Phys. Chem., 2022, vol. 195, pp. 110088–110098.

8. Zhang, Y., Park, M., Kim, H. Y., and Park, S.–J., J. Colloid Interf. Sci., 2017, vol. 500, pp. 155–163.

9. Gandhi, A. C., Tummala, S., Chiu, H.–H., Ho, M.–K., Li, T.-Y., Chang, C.–K., Cheng, C.–L., Ho, Y.–P., and Wu, S. Y., ACS Appl. Nano Mater., 2021, vol. 4, 10116–.

10. Bepari, R. A.,Bharali, P., and Das, B. K., RSC Adv., 2022, vol. 12, pp. 6044–6054.

11. Sukumar, S., Rudrasenan, A., and Nambiar, D. P., ACS Omeg., 2020, vol. 5, 1040–1051.

12. Zedan, A. F., Mohamed, A. T., El–Shall, M. S., Al–Qaradawi, S. Y., and Al–Jabera, A. S., RSC Adv., 2018, vol. 8, 19499–194511.

13. Chowdhury, R., Khan, A., and Rashid, M. H., RSC Adv., 2020, vol. 10, pp. 14374–14385.

14. Khaldari, I., Naghavi, M. R., and Motamedi, E., RSC Adv., 2021, vol. 11, pp. 3346–3353.

15. Li, T., Yang, C., Rao, X., Xiao, F., Wang, J., and Su, X., Ceram. Int., 2015, vol. 41, pp. 2214–2220.

16. Abbasi, A., Soleimani, M., Najafi, M., and Geranmayeh, S., J. Mol. Struct., 2017, vol. 1133, pp. 458–463.

17. Huang, K., Lv, F., and Wu, D., ChemSelect., 2019, vol. 4, pp. 31–37.

18. Huang, K., Wang, Z. , and Wu, D., J. Chem. Sci., 2018, vol. 130, pp. 62–74.

19. D. Swern, Organic Peroxide, second ed., Wiley–Interscience, New York, 1971.

20. Patil, N. S., Uphade, B. S., Jana, P., Bhargava, S. K., and Choudhary, V. R., J. Catal., 2004, vol. 223, pp. 236–239.

21. Patil, N. S., Uphade, B. S., McCulloh, D. G., Bhargava, S. K., and Choudhary, V. R., Catal. Commun., 2004, vol. 5, pp. 681–685.

22. Patil, N. S.,Uphade, B. S., Jana, P., Bhargava, S. K., and Choudhary, V. R., Chem. Lett., 2004, vol. 33, pp. 400–401.

23. Choudhary, V. R., Jha, R., Chaudhari, N. K., and Jana, P., Catal. Commun., 2007, vol. 8, pp. 1556–1560.

24. Guo, S., Wang, H., Tricard, S., Zheng, P., Sun, A., Fang, J., and Zhao, J., Ind. Eng. Chem. Res., 2020, vol. 59, pp. 13831–13840.

25. Liang, Y., Yi, C., Tricard, S., Fang, J., Zhao, J., and Shen, W., RSC Adv., 2015, vol. 5, pp. 17993–17999.

26. Hu, R., Yang, P., Pan, Y., Li, Y., He, Y., Feng, J., and Li, D., Dalton Trans., 2017, vol. 46, pp. 13463–13471.

27. Jia, W., Liu, Y., Hu, P., Yu, R., Wang, Y., Ma, L., Wang, D., and Li, Y., Chem. Commun., 2015, vol. 51, pp. 8817–8820.

28. Sadasivan, R., and Patel, A., RSC Adv., 2019, vol. 9, pp. 27755–27767.

29. Bepari, R. A., Bharali, P., and Das, B. K., J. Soudi. Chem. Soc., 2017, vol. 21, pp. S170– S178.

30. Ravele, M. P., Oyewo, O. A., Ramaila, S., Mavuru, L., and Onwudiwe, D. C., Results Engineer., 2022, vol. 14, pp. 100479–100486.

31. Kolli, C. S. R., Bogireddy, N. K. R., Landeros, V. H. M., and Bon, R. R., RSC Adv., 2022, vol. 12, pp. 27948–27962.

32. Tsunekawa, S., Fukuda, T., and Kasuya, A., J. Appl. Phys., 2000, vol. 87, pp. 1318–1321.

33. Zhu, J., Chen, H., Liu, H., Yang, X., Lu, L., and Wang, X., Mater. Sci. Eng.: A, 2004, vol. 384, pp. 172–176.

34. Duan, W. J., Lu, S. H., Wu, Z. L., and Wang, Y. S., J. Phys. Chem. C, 2012, vol. 116, pp. 26043–26051.

35. Alivisatos, A. P., Sci., 1996, vol. 271, pp. 933–937.

36. Ali, D. S. B., Krid, F., Nacef, M., Boussaha, E. H., Chelaghmia, M. L., Tabet, H., Selaimia, R., Atamnia, A., and Affouned, A. M., RSC Adv., 2023, vol. 13, pp. 18734–18747.

37. Sukumar, S., Rudrasenan, A., and Nambiar, D. P., ACS Omega, 2020, vol. 5, pp. 1040–1051.

38. Singh, Y., Sodhi, R. S., Singh, P. P., and Kaushal, S., Mater. Adv., 2022, vol. 3, pp. 4991–5000.

39. Olajire, A. A., and Mohammed, A. A., Adv. Powder Technol., 2020, vol. 31, pp. 211–218.

40. Choudhary, V. R., Jha, R., and Jana, P., Catal. Commun., 2008, vol. 10, pp. 205–207.

41. Lingling, Z., Zhongyang, Z., Xiangpo, H., Feng, Z., and Zhibing, Z., Chem. Eng. Res. Des., 2017, vol. 120, pp. 171-178.

42. Jiangyong, L., Ru, M., Jinxing, L., Panming, J., Lixia, W., and Ruiqi, J., App. Catal. B: Environ., 2017, vol. 254, pp. 214–222.

43. Rajesh, S., and Anjali, P., RSC Adv., 2019, vol. 9, pp. 27755-27767.

44. Chen, C., Qu, J., Cao, C., Niu, F., and Song, W., J. Mater. Chem., 2011, vol. 21, pp. 5774–5779.

45. Yang, F., Zhou, S., Gao, S., Liu, X., Long, S., and Kong, Y., Micro. Mesopor. Mater., 2016, vol. 238, pp. 1–9.