Preview

Катализ в промышленности

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Применение Ru-содержащего катализатора на основе сверхсшитого полистирола в гидрировании левулиновой кислоты до гамма-валеролактона

https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-2-72-84

Полный текст:

Аннотация

 

Гидрирование левулиновой кислоты (ЛК) до гамма-валеролактона (ГВЛ) является одной из наиболее перспективных реакций в области валоризации биомассы и получения продуктов тонкого органического синтеза и жидких топлив. Потенциально ГВЛ, получаемый из лигноцеллюлозной биомассы, представляет собой универсальный промежуточный продукт для производства топливных присадок и химикатов. Эффективное производство ГВЛ в настоящее время является предметом интенсивного исследования. В работе приведены результаты охарактеризования физико-химическими методами (низкотемпературная адсорбция азота, ПЭМ, РЭМ, РФЭС, ИК-спектроскопия диффузного отражения) и исследования каталитических свойств частиц RuO2, стабилизированных в полимерной матрице сверхсшитого полистирола марки MN100 (5%-Ru/MN100), в реакции селективного гидрирования ЛК до ГВЛ. Показано, что синтезированный катализатор 5%-Ru/MN100 обеспечивает выход ГВЛ более 99 % в мягких условиях реакции (90 °С, парциальное давление водорода 2 МПа) в водной среде и может конкурировать с коммерческим катализатором 5%-Ru/C.

Об авторах

И. И. Проценко
Тверской государственный технический университет
Россия


Д. А. Абусуек
Тверской государственный технический университет
Россия


Л. Ж. Никошвили
Тверской государственный технический университет
Россия


А. В. Быков
Тверской государственный технический университет
Россия


В. Г. Матвеева
Тверской государственный технический университет
Россия


Э. М. Сульман
Тверской государственный технический университет
Россия


Список литературы

1. Kuwahara Y., Kaburagi W., Osada Y., Fujitani T., Yamashita H. // Catal. Today. 2017. Vol. 281. Part 3. P. 418.

2. Jiang K., Sheng D., Zhang Z., Fu J., Hou Zh., Lu X. // Catal. Today. 2016. Vol. 274. P. 55.

3. Putrakumar B., Nagaraju N., Kumar V.P., Chary K.V.R. // Catal. Today. 2015. Vol. 250. P. 209.

4. Negahdar L., Al-Shaal M.G., Holzhäuser F.J., Palkovits R. // Chem. Eng. Sci. 2017. Vol. 158. P. 545.

5. Kuwahara Y., Magatani Y., Yamashita H. // Catal. Today. 2015. Vol. 258. Part 2. P. 262.

6. Gao H., Chen J. // J. Organomet. Chem. 2015. Vol. 797. P. 165.

7. Al-Naji M., Yepez A., Balu A.M., Romero A.A., Chen Zh., Wilde N., Li H., Shih K., Gläser R., Luqueb R. // J. Mol. Catal. A. 2016. Vol. 417. P. 145.

8. Wąchała M., Grams J., Kwapiński W., Ruppert A.M. // Intern. J. Hydr. Energy. 2016. Vol. 41. P. 8688.

9. Yao Y., Wang Zh., Zhao Sh., Wang D., Wang D., Wu Zh., Zhang M. // Catal. Today. 2014. Vol. 234. P. 245.

10. Serrano-Ruiz J.C., West R.M., Dumesic J.A. // Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2010. Vol. 1. P. 79.

11. Gürbüz E.I., Alonso D.M., Bond J.Q., Dumesic J.A. // ChemSusChem. 2011. Vol. 4. P. 357.

12. Piskun A.S., Van de Bovenkamp H.H., Rasrendra C.B., Winkelman J.G.M., Heeres H.J. // Appl. Catal. A. 2016. Vol. 525. P. 158.

13. Cao Sh., Monnier J.R., Williams Ch.T., Diao W., Regalbuto J.R. // J. Catal. 2015. Vol. 326. P. 69.

14. Al-Shaal M.Gh., Calin M., Delidovich I., Palkovits R. // Catal. Commun. 2016. Vol. 75. P. 65.

15. Long X., Sun P., Li Z., Lang R., Xia Ch., Li F. // Chin. J. Catal. 2015. Vol. 36. P. 1512.

16. Testa M.L., Corbel-Demailly L., La Parola V., Venezia A.M., Pinel C. // Catal. Today. 2015.Vol. 257. Part 2. P. 291.

17. Hengst K., Schubert M., Carvalho H.W.P., Lu Ch., Kleist W., Grunwaldt J.-D. // Appl. Catal. A. 2015. Vol. 502. P. 18.

18. Kumar V.V., Naresh G., Deepa S., Bhavani P.G., Nagaraju M., Sudhakar M., Chary K.V.R., Tardio J., Bhargava S.K., Venugopal A. // Appl. Catal. A. 2017. Vol. 531. P. 169.

19. Wright W.R.H., Palkovits R. // ChemSusChem. 2012. Vol. 5. P. 1657.

20. Abdelrahman O.A., Heyden A., Bond J.Q. // ACS Catal. 2014. Vol. 4. P. 1171.

21. Xiao Ch., Goh T.-W., Qi Zh., Goes Sh., Brashler K., Perez Ch., Huang W. // ACS Catal. 2016. Vol. 6. P. 593.

22. Yan K., Yang Y., Chai J., Lu Y. // Appl. Catal. B. 2015. Vol. 179. P. 292.

23. Sudhakar M., Kantam M.L., Jaya V.S., Kishore R., Ramanujachary K.V., Venugopal A. // Catal. Commun. 2014. Vol. 50. P. 101.

24. Tang X., Zeng X., Li Zh., Hu L., Sun Y., Liu Sh., Lei T., Lin L. // Renew. Sust. Ener. Rev. 2014. Vol. 40. P. 608.

25. Lange J.-P., Price R., Ayoub P.M., Louis J., Petrus L., Clarke L., Gosselink H. // Angew. Chem. 2010. Vol. 49. P. 4479.

26. Choi S., Song Ch.W., Shin J.H., Lee S.Y. // Metab. Engin. 2015. Vol. 28. P. 223.

27. Alonso D.M., Wettstein S.G., Dumesic J.A. // Green Chem. 2013. Vol. 15. P. 584.

28. Alonso D.M., Wettstein S.G., Mellmer M.A., Gürbüz E.I., Dumesic J.A. // Energy Environ. Sci. 2013. Vol. 6. P. 76.

29. Sapunov V.N., Grigoryev M.Ye., Sulman E.M., Konyaeva M.B., Matveeva V.G. // J. Phys. Chem. A. 2013. Vol. 117. P. 4073.

30. Tsvetkova I.B., Matveeva V.G., Doluda V.Y., Bykov A.V., Sidorov A.I., Schennikov S.V., Sulman M.G., Valetsky P.M., Stein B.D., Chen Ch.-H., Sulman E.M., Bronstein L.M. // J. Mater. Chem. 2012. Vol. 22. P. 6441.

31. Manaenkov O.V., Matveeva V.G., Sulman E.M., Filatova A.E., Makeeva O.Yu., Kislitza O.V., Sidorov A.I., Doluda V.Yu., Sulman M.G. // Top. Catal. 2014. Vol. 57. P. 1476.

32. Matveeva V.G., Sulman E.M., Manaenkov O.V., Filatova A.E., Kislitza O.V., Sidorov A.I., Doluda V.Yu., Sulman M.G. // WSEAS Transactions on Biology and Biomedicine. 2015. Vol. 12. P. 51.

33. Nemygina N.A., Nikoshvili L.Zh., Matveeva V.G., Sulman M.G., Sulman E.M., Kiwi-Minsker L. // Top. Catal. 2016. Vol. 59. P. 1185.

34. Protsenko I.I., Nikoshvili L.Zh., Matveeva V.G., Sulman E.M., Rebrov E. // Chem. Eng. Trans. 2016. Vol. 52. P. 679.

35. Protsenko I.I., Nikoshvili L.Zh., Bykov A.V., Matveeva V.G., Sulman A.M., Sulman E.M., Rebrov E.V. // Green Process. Synth. 2017. Vol. 6. P. 281.

36. Nemygina N., Nikoshvili L., Bykov A., Sidorov A., Molchanov V., Sulman M., Tiamina I., Stein B., Matveeva V., Sulman E., Kiwi- Minsker L. // Org. Process Res. Dev. 2016. Vol. 20. P. 1453.

37. Jiao X., Sokolov S.V., Tanner E.E.L., Young N.P., Compton R.G. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2017. Vol. 19. P. 64.

38. Wagner C.D., Rigs W.M., Davis L.E., Moulder J.F. Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy. Perkin-Elmer Corporation. 1979; NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy Database, Version 4.1 (National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, 2012).

39. Kim Y.D., Seitsonen A.P., Wendt S., Wang J., Fan C., Jacobi K., Over H., Ertl G. // J. Phys. Chem. B. 2001. Vol. 105. P. 3752.

40. Foelske A., Barbieri O., Hahn M., Kötz R. // Electrochem. Solid State Lett. 2006. Vol. 9. P. A268.

41. Ugur D., Storm A.J., Verberk R., Brouwer J.C., Sloof W.G. // J. Phys. Chem. C. 2012. Vol. 116. P. 26822.

42. Knapp M., Crihan D., Seitsonen A.P., Lundgren E., Resta A., Andersen J.N., Over H. // J. Phys. Chem. C. 2007. Vol. 111. P. 5363.

43. Thüne P., Moodley P., Scheijen F., Fredriksson H., Lancee R., Kropf J., Miller J., Niemantsverdriet J.W.(Hans) // J. Phys. Chem. C. 2012. Vol. 116. P. 7367.

44. Rachmady W., Vannice M.A. // J. Catal. 2000. Vol. 192. P. 322.

45. Tike M.A., Mahajani V.V. // Can. J. Chem. Eng. 2006. Vol. 84. P. 452.

46. Datsevich L.B., Muhkortov D.A. // Appl. Catal. A. 2004. Vol. 261. P. 143.

47. Bruehwiler A., Semagina N., Grasemann M., Renken A., Kiwi- Minsker L., Saaler A., Lehmann H., Bonrath W., Roessler F. // Ind. Eng. Chem. Res. 2008. Vol. 47. P. 6862.

48. Zaera F. // Prog. Surf. Sci. 2001. Vol. 69. P. 1.

49. Singh U.K., Vannice M.A. // Appl. Catal. A. 2001. Vol. 213. P. 1.

50. Mamun O., Walker E., Faheem M., Bond J.Q., Heyden A. // ACS Catal. 2017. Vol. 7. P. 215.

51. Anderson R., Buscall R., Eldridge R., Mulvaney P., Scales P. // RSC Adv. 2014. Vol. 4. P. 31914.

52. Maris E.P., Ketchie W.C., Oleshko V., Davis R.J. // J. Phys. Chem. B. 2006. Vol. 110. P. 7869.

53. Hoang L.C., Menezo J.C., Montassier C., Barbier J. // Bull. Soc. Chim. Fr. 1991. Vol. 128. P. 491.


Для цитирования:


Проценко И.И., Абусуек Д.А., Никошвили Л.Ж., Быков А.В., Матвеева В.Г., Сульман Э.М. Применение Ru-содержащего катализатора на основе сверхсшитого полистирола в гидрировании левулиновой кислоты до гамма-валеролактона. Катализ в промышленности. 2018;18(2):72-84. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-2-72-84

For citation:


Protsenko I.I., Abusuek D.A., Nikoshvili L.Z., Bykov A.V., Matveeva V.G., Sulman E.M. Application of Ru-Containing Catalyst Based on Hypercrosslinked Polystyrene for Hydrogenation of Levulinic Acid to Gamma-Valerolactone. Kataliz v promyshlennosti. 2018;18(2):72-84. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-2-72-84

Просмотров: 239


ISSN 1816-0387 (Print)
ISSN 2413-6476 (Online)