Формирование гетерогенно-гомогенной каталитической системы для алкилирования бензола этиленом при взаимодействии тетрахлорида углерода со сплавами алюминия

Исследовано формирование in situ каталитической гетерогенно-гомогенной системы, включающей сплав Al-M (M – Ni, Co, Cu) и комплекс Al(M)/Cl в среде бензол – этилен при температуре 80 °С и давлении 0,2–0,3 МПа. Установлены закономерности взаимодействия активированных жидкометаллической эвтектикой Ga-In сплавов Al-M и хлорирующего агента (CCl4) с образованием каталитически активных металл-алюмохлоридных комплексов Al(M)/Cl. Результаты спектрокинетических измерений показали, что реакционная способность активированных сплавов по отношению к избытку CCl4 может быть расположена в ряд: Al-Cu ≈ Al-Ni > Al > Al-Co. Наибольшую каталитическую активность проявляют никель-алюмохлоридные комплексы, а селективность их действия по этилбензолу составляет 48 %. По данным ИКС и УФ-ВИД спектроскопии показано, что структура и состав металл-хлоридных комплексов, образующихся in situ в реакционной ароматической среде, определяется сочетанием связанных ионных пар [AlCl4]–тетраэд. /[NiCl6]4–октаэд. и [AlCl4]–тетраэд. /[CuCl2]–лин., стабилизированных карбкатионом (C6H5)3C+.

1. Singhal S., Agarwal S., Singh M., Rana S., Arora S., Singhal N. // J. Mol. Liq. 2019. Vol. 285. P. 299–313.

2. Yan G.X., Wang A., Wachs I.E., Baltrusaitis J. // Appl. Catal. A: Gen. 2019. Vol. 572. P. 210–225.

3. Лавренов А.В., Богданец Е.Н., Дуплякин В.К. // Катализ в промышленности. 2009. № 1. С. 28–38.

4. Li R., Xing S., Zhang S., Han M. // RSC Adv. 2020. Vol. 10, № 17. P. 10006–10016.

5. Olivier-Bourbigou H., Magna L., Morvan D. // Appl. Catal. A: Gen. 2010. Vol. 373. P. 1–56.

6. Shi Y., Xing E., Xie W., Zhang F., Mu X., Shu X. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2016. Vol. 418/419. P. 86–94.

7. Rao S.M., Saraçi E., Gläser R., Coppens M.O. // Chem. Eng. J. 2017. Vol. 329. P. 45–55.

8. Wang Y., Gao Y., Xie S., Liu S., Chen F., Xin W., Zhu X., Li X., Jiang N., Xu L. // Catal. Today. 2018. Vol. 316. P. 71–77.

9. Полубенцева М.Ф., Дуганова В.В., Михайленко Г.А. // Журн. общ. химии. 1996. Т. 66, № 4. С. 630–634 ; Polubentseva M.F., Duganova V.V., Mikhailenko G.A. // Russ. J. Gen. Chem. 1996. Vol. 66, № 4. P. 614–618.

10. Тренихин М.В., Козлов А.Г., Низовский А.И., Дроздов В.А., Лавренов А.В., Бубнов А.В., Финевич В.П., Дуплякин В.К. // Рос. хим. ж. 2007. Т. 51. № 4. С. 126–132 ; Trenikhin M.V., Kozlov A.G., Nizovskii A.I., Drozdov V.A., Lavrenov A.V., Bubnov A.V., Finevich V.P., Duplyakin V.K. // Russ. J. Gen. Chem. 2007. Vol. 77, № 12. P. 2320–2327.

11. Fischman J., Godart P., Hart D. // Int. J. Hydrogen. Energy. 2020. Vol. 45, № 35. P. 17118–17130.

12. Slocum J.T., Eagar T.W., Taylor R., Hart D.P. // Appl. Energy. 2020. Vol. 279. Article 115712.

13. Арбузов А.Б., Дроздов В.А., Лихолобов В.А., Тренихин М.В., Талзи В.П., Кудря Е.Н. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51, № 3. С. 375–379 ; Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Likholobov V.A., Trenikhin M.V., Talsi V.P., Kudrya E.N. // Kinet. Catal. 2010, Vol. 51, № 3. P. 354–358.

14. Арбузов А.Б., Дроздов В.А., Шляпин Д.А., Лавренов А.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61, № 9/10. С. 64–69.

15. Арбузов А.Б., Шилова А.В., Тренихин М.В., Дроздов В.А. // Химия в интересах устойчивого развития. 2017. Т. 25, № 2. С. 135–139 ; Arbuzov A.B., Shilova A.V., Trenikhin M.V., Drozdov V.A. // Chemistry for Sustainable Development. 2017. Vol. 25, № 2. P. 133–137.

16. Арбузов А.Б., Дроздов В.А., Тренихин М.В., Леонтьева Н.Н., Шилова А.В., Киреева Т.В., Лавренов А.В. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2015. Т. 51, № 4. С. 436–441 ; Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Trenikhin M.V., Leont’eva N.N., Shilova A.V., Kireeva T.V., Lavrenov A.V. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2015. Vol. 51, № 4. P. 587–592.

17. Арбузов А.Б., Дроздов В.А., Казаков М.О., Лавренов А.В., Тренихин М.В., Лихолобов В.А. // Кинетика и катализ. 2012. Т. 53, № 3. С. 372–376 ; Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Kazakov M.O., Lavrenov A.V., Trenikhin M.V., Likholobov V.A. // Kinet. Catal. 2012. Vol. 53, № 3. P. 357–362.

18. Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Talsi V.P., Babenko A.V., Izmailov R.R., Yurpalov V.L. // AIP Conf. Proc. 2019. Vol. 2143. 020044.

19. Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Talsi V.P. // AIP Conf. Proc. 2020. Vol. 2301. 040002.

20. Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Talsi V.P. // AIP Conf. Proc. 2020. Vol. 2301. 040001.

21. Арбузов А.Б., Дроздов В.А., Леонтьева Н.Н., Шилова А.В., Киреева Т.В., Тренихин М.В., Лавренов А.В. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2016. Т. 52, № 4. С. 407–411 ; Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Leont’eva N.N., Shilova A.V., Kireeva T.V., Trenikhin M.V., Lavrenov A.V. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2016. Vol. 52, № 4. P. 653–657.

22. Арбузов А.Б., Дроздов В.А., Тренихин М.В., Муромцев И.В., Измайлов Р.Р., Киреева Т.В. // Журн. прикл. химии. 2017. Т. 90, № 12. С. 1671–1677 ; Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Trenikhin M.V., Muromtsev I.V., Izmailov R.R., Kireeva T.V. // Russ. J. Appl. Chem. 2017. Vol. 90, № 12. P. 1998–2003.

23. Дроздов В.А., Арбузов А.Б., Тренихин М.В., Лавренов А.В., Казаков М.О., Лихолобов В.А. // Химия в интересах устойчивого развития. 2011. Т. 19, № 1. С. 51–58 ; Drozdov V.A., Arbuzov A.B., Trenikhin M.V., Lavrenov A.V., Kazakov M.O., Likholobov V.A. // Chemistry for Sustainable Development. 2011. Vol. 19, № 1. P. 45–52.

24. Pulletikurthi G., Bödecker B., Borodin A., Weidenfeller B., Endres F. // Prog. Nat. Sci.: Mater. Int. 2015. Vol. 25, № 6. P. 603–611.

25. Ливер Э. Электронная спектроскопия неорганических соединений. В 2 ч. / Пер. с англ. Ю.В. Ракитина ; под ред. А.Ю. Цивадзе. Ч. 1. М. : Мир, 1987. 493 с. : Lever A.B.P. Inorganic electronic spectroscopy. Amsterdam : Elsevier Science Publishers B. V., 1984. 863 p,

26. Estager J., Holbrey J.D., Swadźba-Kwaśny M. // Chem. Soc. Rev. 2014. Vol. 43, № 3. P. 847–886.

27. Roeper D.F., Pandya K.I., Cheek G.T., O’Grady W.E. // J. Electrochem. Soc. 2011. Vol. 158, № 3. P. F21–F28.

28. Eide O.K., Ystenes M., Støvneng J.A., Eilertsen J.L. // Vib. Spectrosc. 2007. Vol. 43, № 1. P. 210–216.

29. Современные проблемы химии карбониевых ионов / Под ред. В.А. Коптюга. Новосибирск : Наука, 1975. 412 с.

30. Макарычев Ю.Б., Акимов А.Г., Азаров А.А. // Поверхность: Физика, химия, механика. 1985. № 7. С. 143–147.

31. Domen K., Chuang T.J. // J. Am. Chem. Soc. 1987. Vol. 109, № 17. P. 5288–5289.