Исследование микроструктуры синтезированных in situ медь-цинковых катализаторов гидродеоксигенации глицерина до 1,2-пропандиола

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы структурные особенности синтезированных in situ в условиях жидкофазного гидрогенолиза глицерина до 1,2-пропандиола медь-цинковых катализаторов с различным содержанием меди (от 6.25 до 100 мас%). Установлено, что проведение процесса формирования катализатора в реакционной среде в диапазоне концентраций 12.5–25 мас% Cu обеспечивает как достижение минимальных размеров Cu-зерен (50–150 нм), устойчивый анизотропный рост ZnO (длина 80–230 нм), так и формирование тонкой оксидной оболочки на поверхности частиц Cu. Результатом является максимальная каталитическая активность и селективность формирующейся in situ каталитической системы.

Об авторах

К. И. Чернышев

НИЦ «Курчатовский институт»

123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1

Ю. И. Порукова

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинский пр., д. 29

А. Л. Максимов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинский пр., д. 29

А. Л. Васильев

НИЦ «Курчатовский институт»; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: a.vasiliev56@gmail.com
123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1; 141701, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9

Список литературы

  1. Ten Dam J., Hanefeld U. Renewable chemicals: Dehydroxylation of glycerol and polyols // ChemSusChem. 2011. V. 4. P. 1017–1034. https://doi.org/10.1002/cssc.201100162
  2. Bienholz A., Hofmann H., Claus P. Selective hydrogenolysis of glycerol over copper catalysts both in liquid and vapour phase: Correlation between the copper surface area and the catalystʹs activity // Appl. Catal. A: General. 2011. V. 391 (1). P. 153–157. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2010.08.047
  3. Zhu S., Gao X., Zhu Y., Fan W., Wang J., Li Y. A highly efficient and robust Cu/SiO2 catalyst prepared by the ammonia evaporation hydrothermal method for glycerol hydrogenolysis to 1,2-propanediol // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5 (2). P. 1169–1180. https://doi.org/10.1039/c4cy01148a
  4. Huang Z., Cui F., Kang H., Chen J., Xia C. Characterization and catalytic properties of the CuO/SiO2 catalysts prepared by precipitation-gel method in the hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol: Effect of residual sodium // Appl. Catal. A: General. 2009. V. 366 (2). P. 288–298. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2009.07.017
  5. Li X., Xiang M., Wu D. Hydrogenolysis of glycerol over bimetallic CuNi catalysts supported on hierarchically porous SAPO-11 zeolite // Catal. Commun. 2019. V. 119. P. 170–175. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2018.11.004
  6. Niu L., Wei R., Jiang F., Zhou M., Liu C., Xiao G. Selective hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol on the modified ultrastable Y-type zeolite dispersed copper catalyst // React. Kinet. Mech. Catal. 2014. V. 113 (2). P. 543–556. https://doi.org/10.1007/s11144-014-0745-8
  7. Kant A., He Y., Jawad A., Li X., Rezaei F., Smith J. D., Rownaghi A.A. Hydrogenolysis of glycerol over Ni, Cu, Zn, and Zr supported on H-beta // Chem. Eng. J. 2017. V. 317. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.02.064
  8. Mane R., Potdar A., Jeon Y., Rode C. Calcination temperature impacting the structure and activity of CuAl catalyst in aqueous glycerol hydrogenolysis to 1,2-propanediol // Top. Catal. 2025. V. 68. 318–331. https://doi.org/10.1007/s11244-024-02032-5
  9. Zhao H., Zheng L., Li X., Chen P., Hou Z. Hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol over Cu-based catalysts: A short review // Catal. Today. 2020.V. 355. P. 84–95. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.03.011
  10. Mane R., Jeon Y., Rode C. A. A review on non-noble metal catalysts for glycerol hydrodeoxygenation to 1,2-propanediol with and without external hydrogen // Green Chem. 2022. V. 24 (18). P. 6751–6781. https://doi.org/10.1039/D2GC01879A
  11. Du Y., Wang C., Jiang H., Chen C., Chen R. Insights into deactivation mechanism of Cu–ZnO catalyst in hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol // J. Ind. Eng. Chem. 2016. V. 35. P. 262–267. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.01.002
  12. [12] Balaraju M., Rekha V., Sai Prasad P. S., Prasad R. B. N., Lingaiah N. Selective hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol over Cu–ZnO catalysts // Catal. Lett. 2008. V. 126. P. 119–124. https://doi.org/10.1007/s10562-008-9590-6
  13. Omar L., Perret N., Daniele S. Self-assembled hybrid ZnO nanostructures as supports for copper-based catalysts in the hydrogenolysis of glycerol // Catalysts. 2021. V. 11. P. 516. https://doi.org/10.3390/catal11040516
  14. Gao Q., Xu B., Tong Q., Fan Y. Selective hydrogenolysis of raw glycerol to 1,2-propanediol over Cu–ZnO catalysts in fixed-bed reactor // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2015. V. 80. P. 215–220. https://doi.org/10.1080/09168451.2015.1088372
  15. [15] Meher L. C., Gopinath R., Naik S. N., Dalai A. K. Catalytic hydrogenolysis of glycerol to propylene glycol over mixed oxides derived from a hydro- talcite-type precursor // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. V. 48. P. 1840–1846. https://doi.org/10.1021/ie8011424
  16. Wang S., Liu H. Selective hydrogenolysis of glycerol to propylene glycol on Cu–ZnO catalysts // Catal. Lett. 2007. V. 117. P. 62–67. https://doi.org/10.1007/s10562-007-9106-9
  17. Porukova I., Samoilov V., Lavrentev V., Ramazanov D., Maximov A. Hydrogenolysis of bio-glycerol over in situ generated nanosized Cu–ZnO catalysts // Catalysts. 2024. V. 14. P. 908. https://doi.org/10.3390/catal14120908
  18. Porukova I., Samoilov V., Ramazanov D., Kniazeva M., Maximov A. In situ-generated, dispersed cu catalysts for the catalytic hydrogenolysis of glycerol // Molecules. 2022. V. 27. P. 8778. https://doi.org/10.3390/molecules27248778
  19. Albertsso J., Abrahams S. C., Kvick A. Structural and thermal dependence of normal-mode condensations in K2TeBr6 // Acta Crystallogr. B. 1989. V. 45. P. 34–40. https://doi.org/10.1107/S0108768188010109
  20. Vainshtein B. K., Zuyagin B. B., Avilov A. S. // Electron Diffraction Techniques / Ed. by J. M. Cowley. Oxford Univ. Press, Oxford, 1992. V. 1. Chap. 6. P. 216.
  21. Якимов И. С., Дубинин П. С., Пиксина О. Е. Регуляризация метода ссылочных интенсивностей для количественного рентгенофазового анализа поликристаллов // Журн. Сиб. фед. ун-та. Химия. 2009. Т. 2. С. 71–80.
  22. Kirfel A., Eichhorn K. D. Accurate structure analysis with synchrotron radiation // Acta Crystallogr. A. 1990. V. 46 (4). P. 271–284. https://doi.org/10.1107/s0108767389012596
  23. Schmahl N.G.,Eikerling G .F. Ueber kryptomodifikationen des Cu(II)-oxids // Zeitschrift fuer Physikalische Chemie (Frankfurt Am Main). 1968. V. 62. P. 268–279. https://doi.org/10.1524/zpch.1968.62.5_6.268
  24. Massarotti V., Capsoni D., Bini M., Altomare A., Moliterni A. G. G. X-ray powder diffraction ab initio structure solution of materials from solid state synthesis: The copper oxide case // Zeitschrift fuer Kristallographie. 1998. V. 213. P. 259–265. https://doi.org/10.1524/zkri.1998.213.5.259

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».