Трансформация аморфного оксида алюминия в каталитической реакции дегидратации ароматического спирта

Широкое применение оксидов алюминия для синтеза гетерогенных катализаторов нефтехимии и нефтепереработки обуславливает необходимость определения факторов, влияющих на эффективность каталитических систем. Однако в литературе не представлены исследования по влиянию аморфного оксида алюминия в составе алюмооксидных катализаторов на показатели каталитической реакции. Как правило, содержание аморфных гидроксидов и оксидов алюминия не паспортизируется, однако их наличие может существенно ухудшить показатели эффективности катализатора. В данной работе методами рентгенофазового анализа, низкотемпературной адсорбции азота, электронной микроскопии и термопрограммируемой десорбции аммиака были исследованы образцы аморфного оксида алюминия, полученные из двух различных предшественников. Каталитические свойства образцов были изучены в ходе парофазной дегидратации 1-фенилэтанола в стирол. Впервые показано, что трансформация аморфного оксида алюминия в процессе каталитической реакции приводит к снижению конверсии спирта с 84 % (для свежего катализатора) до 64 % (для регенерированного образца). Кристаллизация аморфного оксида алюминия путем высокотемпературной обработки способствует некоторому повышению каталитических показателей. Однако последние не достигают требуемых значений вследствие значительного снижения текстурных характеристик и кислотных свойств поверхности оксида алюминия.

1. Wang X., Pan D., Xu Q., He M., Chen S., Yu F., Li R. // Mater. Lett. 2014. V. 135. P. 35–38. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.07.133

2. Lesaint C., Glomm W. R., Borg Ø., Eri S., Rytter E., Øye G. // Appl. Catal. A Gen. 2008. V. 351. N 1. P. 131–135. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.09.008

3. Kim S.-M., Lee Y.-J., Bae J. W., Potdar H.S., Jun K.-W. // Appl. Catal. A Gen. 2008. V. 348. P. 113–120. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.06.032

4. Enger B.C., Fossan Å.-L., Borg Ø., Rytter E., Holmen A. // J. Catal. 2011. V. 284. P. 9–22. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2011.08.008

5. Vincent M.J., Gonzalez R.D. // Appl. Catal. A Gen. 2001. V. 217. P. 143–156. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(01)00586-5

6. Ламберов А.А., Халилов И.Ф., Ильясов И.Р., Герасимова А.В., Бикмурзин А.Ш., Шатилов В.М. // Катализ в промышленности. 2013. № 5. С. 29–38.

7. Sifontes Á.B., Gutierrez B., Mónaco A., Yanez A., Díaz Y., Méndez F.J., Llovera L., Cañizales E., Brito J.L. // Biotechnol. Rep. 2014. V. 4. P. 21-29. https://doi.org/10.1016/j.btre.2014.07.001

8. Toledo R., Sánchez B., Porras R., Ramírez F., Larios P., Ramirez M., Rosales M. // Int. J. Chem. React. Eng. 2018. V. 16. N. 11. P. 20170141. https://doi.org/10.1515/ijcre-2017-0141

9. Trueba M., Trasatti S.P. // Eur. J. Inorg. Chem. 2005. V. 17. P. 3393–3403. https://doi.org/10.1002/ejic.200500348

10. Krokidis X., Raybaud P., Gobichon A.E., Rebours B., Euzen P., Toulhoat H. // J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 5121. https://doi.org/10.1021/jp0038310

11. Pigeon Th., Chizallet C., Raybaud P. // J. Catal. 2022. V. 405. P. 140-151. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2021.11.011

12. Shancita I., Campbell L. L. Wu Ch.-Ch., Aquino A. J. A., Walck S. D., Tunega D., Pantoya M.L. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 15017-15026. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b02663

13. He F., Li W., Panga T., Zhou L., Wang Ch., Liu H., Li M., He X. // Ceram. Intern. 2022. V. 48. P. 18035–18047. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.02.212

14. Giacobello F., Mollica-Nardo V., Foti C., Celeste Ponterio R., Saija F., Trusso S., Sponer J., Cassone G., Giuffrè O. // Liquids. 2022. V. 2. P. 26-38. https://doi.org/10.3390/liquids2010003

15. Mohammadi M., Khodamorady M., Tahmasbi B., Bahrami K., Ghorbani-Choghamarani A. // J. Ind. Eng. Chem. 2021. V. 97. P. 1–78.

16. Yang Y., Wang N., Pang X., Yasinskiy A., Tan Y., Yu J., Wang Zh., Shi Zh. // J. Mater. Res.&Technol. 2021. V. 15. P. 6640-6646. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.11.099

17. Mavrič A.; Fanetti M., Mali G., Valant M. // J. Non-Crystal. Solids. 2018. V. 499. P. 363-370. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.07.055

18. Oka Y., Takahashi T., Okada K., Iwai S.-I. // J. Non-Crystal. Solids. 1979. V. 30. N. 3. P. 349. https://doi.org/10.1016/0022-3093(79)90172-8

19. El-Mashri S.M., Jones R.G., Forty A.J. // Philos. Mag. A. 1983. V. 48. P. 665. https://doi.org/10.1080/01418618308236536

20. Campbell T., Kalia R.K., Nakano A., Vashishta P., Ogata S., Rodgers S. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 82. P. 4866. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.4866

21. Boretskaya A., Il'yasov I., Lamberov A., Popov A. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 496. N. 1. P. 143635. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.143635

22. Boretskaya A., Il'yasov I., Popov A., Lamberov A. // Mater. Today Chem. 2021. V. 19. P. 100387. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2020.100387

23. Bhogeswararao S., Srinivas D. // J. Catal. 2015. V. 327. P. 65-77. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2015.04.018

24. Shen J., Cortright R. D., Chen Y., Dumesic J.A. // J. Phys. Chem. 1994. V. 98. P. 8067–8073.

25. Косенко Н.Ф., Филатова Н.В., Липина Е.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 31–36. http:// https://doi.org/10.6060/tcct.2017608.5599

26. Sovar M.-M., Samélor D., Gleizes A.N., Vahlas C. // Surf. Coat. Technol. 2007. V.201. P. 9159–9162. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.04.063

27. Khosravi M.M., Andrus M.B., Burt S.R., Woodfield B.F. // Polyhedron. 2013. V. 62. P. 18–25. https://doi.org/10.1016/j.poly.2013.06.019

28. Wang Zh., Wu W., Bian X., Wu Y. // Green Process Synth. 2016. 5. 305–310.

29. Xu L., Zhang J., Ding J., Liu T., Shi G., Li X., Guo R. // Minerals. 2020. V. 10. N. 1. P. 72. https://doi.org/10.3390/min10010072

30. Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск: Наука; Сиб. предприятие РАН, 1999. 470 с.

31. Yurdakal S., Garlisi C., Özcan L., Bellardita M., Palmisano G. Heterogeneous Photocatalysis. Ed. by Marci G., Palmisano L. Netherlands: Elsevier, 2019. P. 87. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-64015-4

32. Shafi K.V.P.M., Ulman A., Lai J., Yang N.L., Cui M.H. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. N. 14. P. 4010–4011. https://doi.org/10.1021/ja0213625

33. Landry C.C., Pappé N., Mason M.R., Apblett A.W., Tyler A.N., MacInnes A.N., Barron A.R. // J. Mater. Chem. 1995. V. 5. P. 331–341. https://doi.org/10.1039/JM9950500331