Исследование влияния состава модифицированных молибденом NiCu-содержащих катализаторов на активность и селективность в гидрировании фурфурола с получением различных ценных химических веществ

В работе изучено влияние модифицирования молибденом NiCu-SiO₂ катализаторов на их активность и селективность в гидрировании фурфурола – продукта кислотного гидролиза гемицеллюлозной биомассы. Исходный NiCu катализатор был приготовлен золь-гель мето- дом и стабилизирован 10 мас.% SiO₂ путем пропитки оксидных предшественников необходимым количеством этилсиликата. Молибден вводился в катализатор на стадии смешения оксидных предшественников металлов в виде оксида Mo(VI). Реакция селективного гидрирования фурфурола проводилась в реакторе периодического действия при температурах 100–200 °С и давлении водорода 6 МПа. Показано, что увеличение температуры процесса в присутствии молибденсодержащего катализатора приводит к увеличению выхода 2-метилфурана и увеличению выхода продуктов полного гидрирования. При низких температурах процесса практически не наблюдается образование 2-метилфурана, а основными продуктами являются фурфуриловый и тетрагидрофурфуриловый спирты. Модифицированные NiCuMo-SiO₂ катализаторы показали более высокую активность в гидрировании фурфурола и более высокую селективность образования 2-метилфурана по сравнению с NiCu-системами, что, вероятно, объясняется образованием твердых растворов NiMo(Cu), а также образованием Mo^x+ на поверхности катализатора.

1. Zhang L., Xi G., Yu K., Yu H., Wang X. // Industrial Crops and Products. 2017. V. 98. № Supplement C. P. 68-75.

2. Chen X., Yang H., Chen Y., Chen W., Lei T., Zhang W., Chen H. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2017. V. 127. № Supplement C. P. 292-298.

3. Stocker M. // Angew Chem Int Ed Engl. 2008. V. 47. № 48. P. 9200-9211.

4. Mamman A.S., Lee J.-M., Kim Y.-C., Hwang I.T., Park N.-J., Hwang Y.K., Chang J.-S., Hwang J.-S. // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2008. V. 2. № 5. P. 438-454.

5. Lange J.-P., van der Heide E., van Buijtenen J., Price R. // ChemSusChem. 2012. V. 5. № 1. P. 150-166.

6. Hoydonckx H.E., Van Rhijn W.M., Van Rhijn W., De Vos D.E., Jacobs P.A. Furfural and Derivatives // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry / Ed. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2007. P. 29.

7. Yan K., Wu G., Lafleur T., Jarvis C. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. V. 38. P. 663-676.

8. Ma X., Jiang C., Xu H., Ding H., Shuai S. // Fuel. 2014. V. 116. № Supplement C. P. 281-291.

9. Bremner J.G.M., Keeys R.K.F. // Journal of the Chemical Society (Resumed). 1947. P. 1068-1080.

10. Wojcik B.H. // Industrial & Engineering Chemistry. 1948. V. 40. № 2. P. 210-216.

11. Ordomsky V.V., Schouten J.C., van der Schaaf J., Nijhuis T.A. // Applied Catalysis A: General. 2013. V. 451. № Supplement C. P. 6-13.

12. Taylor M.J., Durndell L.J., Isaacs M.A., Parlett C.M.A., Wilson K., Lee A.F., Kyriakou G. // Applied Catalysis B: Environmental. 2016. V. 180. № Supplement C. P. 580-585.

13. Yuan Q., Zhang D., Haandel L.v., Ye F., Xue T., Hensen E.J.M., Guan Y. // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2015. V. 406. № Supplement C. P. 58-64.

14. Ardiyanti A.R., Khromova S.A., Venderbosch R.H., Yakovlev V.A., Heeres H.J. // Applied Catalysis B: Environmental. 2012. V. 117-118. № 0. P. 105-117.

15. Yakovlev V.A., Khromova S.A., Sherstyuk O.V., Dundich V.O., Ermakov D.Y., Novopashina V.M., Lebedev M.Y., Bulavchenko O., Parmon V.N. // Catalysis Today. 2009. V. 144. № 3-4. P. 362-366.

16. Khromova S.A., Smirnov A.A., Bulavchenko O.A., Saraev A.A., Kaichev V.V., Reshetnikov S.I., Yakovlev V.A. // Applied Catalysis A: General. 2014. V. 470. P. 261-270.

17. Smirnov A.A., Khromova S.A., Ermakov D.Y., Bulavchenko O.A., Saraev A.A., Aleksandrov P.V., Kaichev V.V., Yakovlev V.A. // Applied Catalysis A: General. 2016. V. 514. № P. 224-234.

18. Smirnov A.A., Geng Z., Khromova S.A., Zavarukhin S.G., Bulavchenko O.A., Saraev A.A., Kaichev V.V., Ermakov D.Y., Yakovlev V.A. // Journal of Catalysis. 2017. V. 354. № Supplement C. P. 61-77.

19. Bykova M.V., Ermakov D.Y., Khromova S.A., Smirnov A.A., Lebedev M.Y., Yakovlev V.А. // Catalysis Today. 2014. V. 220-222. № P. 21-31.

20. Ermakova M.A., Ermakov D.Y. // Applied Catalysis A: General. 2003. V. 245. № 2. P. 277-288.

21. Kukushkin R.G., Bulavchenko O.A., Kaichev V.V., Yakovlev V.A. // Applied Catalysis B: Environmental. 2015. V. 163. P. 531-538.

22. Williams C.C., Ekerdt J.G. // The Journal of Physical Chemistry. 1993. V. 97. № 26. P. 6843-6852. 23. PDF. # 04-0850

23. PDF. # 44-1159

24. PDF. # 04-0836

25. PDF. # 42-1120

26. Sinfelt J.H., Carter J.L., Yates D.J.C. // Journal of Catalysis. 1972. V. 24. № 2. P. 283-296.

27. Kim S., Kim M.C., Choi S.-H., Kim K.J., Hwang H.N., Hwang C.C. // Applied Physics Letters. 2007. V. 91. № 10. P. 103113–103113-3.

28. Poulston S., Parlett P.M., Stone P., Bowker M. // Surface and Interface Analysis. 1996. V. 24. № 12. P. 811-820.

29. McIntyre N.S., Cook M.G. // Analytical Chemistry. 1975. V. 47. № 13. P. 2208-2213.

30. Bykova M.V., Ermakov D.Y., Kaichev V.V., Bulavchenko O.A., Saraev A.A., Lebedev M.Y., Yakovlev V.А. // Applied Catalysis B: Environmental. 2012. V. 113-114. № P. 296-307.

31. Robertson S.D., McNicol B.D., De Baas J.H., Kloet S.C., Jenkins J.W. // Journal of Catalysis. 1975. V. 37. № 3. P. 424- 431.

32. Bianchi C.L., Cattania M.G., Villa P. // Applied Surface Science. 1993. V. 70-71, Part 1. № P. 211-216.

33. DeCanio S.J., Cataldo M.C., DeCanio E.C., Storm D.A. // Journal of Catalysis. 1989. V. 119. № 1. P. 256-260.

34. Óvári L., Kiss J., Farkas A.P., Solymosi F. // The Journal of Physical Chemistry B. 2005. V. 109. № 10. P. 4638-4645.

35. Khromova S.A., Bykova M.V., Bulavchenko O.A., Ermakov D.Y., Saraev A.A., Kaichev V.V., Venderbosch R.H., Yakovlev V.A. // Topics in Catalysis. 2016. V. 59. № 15. P. 1413-1423.

36. Kim M.S., Simanjuntak F.S.H., Lim S., Jae J., Ha J.-M., Lee H. // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2017. V. 52. № Supplement C. P. 59-65.

37. Wei S., Cui H., Wang J., Zhuo S., Yi W., Wang L., Li Z. // Particuology. 2011. V. 9. № 1. P. 69-74.

38. J. Lei, Q. Shi. Effect of Mo on properties of Ni—B/γ-Al2O3 amorphous alloy catalyst for liquid-phase furfural hydrogenation to furfural alcohol // Nonferrous Metals, 59 (3) (2007), pp. 58- 61 (in Chinese).

39. Koso S., Nakagawa Y., Tomishige K. // Journal of Catalysis. 2011. V. 280. № 2. P. 221-229.

40. Koso S., Ueda N., Shinmi Y., Okumura K., Kizuka T., Tomishige K. // Journal of Catalysis. 2009. V. 267. № 1. P. 89-92.