Высокоэффективное гидрирование гваякола на Ru/TiO2, полученном с применением рутенийсилоксанового олигомера

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Методом нанесения рутенийсилоксанового олигомера на поверхность наноразмерного оксида титана(IV) получены Ru-содержащие катализаторы. Физико-химические свойства катализаторов исследованы методами рентгеновской фотоэлектронной микроскопии (РФЭС), рентгенофазового анализа (РФА), растровой (РЭМ) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), методом низкотемпературной адсорбции азота, термопрограммируемого восстановления водородом (ТПВ-H2). Катализаторы испытаны в реакции гидрирования гваякола в додекане при температурах 150–250°C и давлении водорода 5 МПа. Показано, что катализатор, полученный из рутенийсилоксана, обладает более высокой активностью в гидрировании гваякола по сравнению с аналогом, полученным из хлорида рутения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Алексей Александрович Садовников

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3574-0039
Россия, Москва, 119991

Евгений Русланович Наранов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3815-9565

к. х. н.

Россия, Москва, 119991

Рикардо Артурович Родригес Пинеда

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0009-0001-2744-2242
Россия, Москва, 119991

Александр Николаевич Тарасенков

Институт синтетических полимерных материалов им. Н. С. Ениколопова РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-0723-2771

к. х. н.

Россия, Москва, 117393

Азиз Мансурович Музафаров

Институт синтетических полимерных материалов им. Н. С. Ениколопова РАН; Институт элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3050-3253

д. х. н., академик РАН

Россия, Москва, 117393; Москва, 119334

Антон Львович Максимов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9297-4950

д. х. н., академик РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, химический факультет

Россия, Москва, 119991; Москва, 119991

Список литературы

  1. Vispute T.P., Zhang H., Sanna A., Xiao R., Huber G.W. Renewable chemical commodity feedstocks from integrated catalytic processing of pyrolysis oils // Science. 2010. V. 330, № 6008. P. 1222–1227. https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science. 1194218
  2. Stöcker M. Biofuels and biomass‐to‐liquid fuels in the biorefinery: catalytic conversion of lignocellulosic biomass using porous materials // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47, № 48. P. 9200–9211. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.200801476
  3. Mohan D., Pittman Jr. C.U., Steele P.H. Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: A critical review // Energy Fuels. 2006. V. 20, № 3. P. 848–889. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef0502397
  4. Bridgwater A.V., Peacocke G.V.C. Fast pyrolysis processes for biomass // Renew. Sustain. Energy Rev. 2000. V. 4, № 1. P. 1–73. https://dx.doi.org/10.1016/S1364-0321(99)00007-6
  5. Huber G.W., Iborra S., Corma A. Synthesis of transportation fuels from biomass: Chemistry, catalysts, and engineering // Chem. Rev. 2006. V. 106, № 9. P. 4044–4098. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/cr068360d
  6. Наранов Е.Р., Дементьев К.И., Герзелиев И.М., Колесниченко Н.В., Ролдугина Е.А., Максимов А.Л. Роль цеолитного катализа в современной нефтепереработке: вклад отечественных разработок // Cовременные молекулярные сита. 2019. Т. 1, № 1. С. 3–11. [Naranov E.R., Dement’ev K.I., Gerzeliev I.M., Kolesnichenko N.V., Roldugina E.A., Maksimov A.L. The role of zeolite catalysis in modern petroleum refining: Contribution from domestic technologies // Petrol. Chem. 2019. V. 59. P. 247‒261. https://doi.org/10.1134/S0965544119030101]
  7. Su J., Li T., Luo G., Zhang Y., Naranov E.R., Wang K. Co-hydropyrolysis of pine and HDPE over bimetallic catalysts: Efficient BTEX production and process mechanism analysis // Fuel Process. Technol. 2023. V. 249. ID107845. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2023.107845
  8. Naranov E.R., Sadovnikov A.A., Arapova O.V., Bugaev A.L., Usoltsev O.A., Gorbunov D.N., Russo V., Murzin D.Y., Maximov A.L. Mechanistic insights on Ru nanoparticle in situ formation during hydrodeoxygenation of lignin-derived substances to hydrocarbons // Catal. Sci. Technol. 2023. V. 13, № 5. P. 1571–1583. https://doi.org/10.1039/D2CY01127A
  9. Hu X., Gholizadeh M. Progress of the applications of bio-oil // Renew. Sustain. Energy Rev. 2020. V. 134. ID110124. https://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2020.110124
  10. Pinheiro Pires A.P., Arauzo J., Fonts I., Domine M.E., Fernández Arroyo A., Garcia-Perez M.E., Montoya J., Chejne F., Pfromm P., Garcia-Perez M. Challenges and opportunities for bio-oil refining: A review // Energy Fuels. 2019. V. 33, № 6. P. 4683–4720. https://dx.doi.org/10.1021/acs.energyfuels.9b00039
  11. Sharifzadeh M., Sadeqzadeh M., Guo M., Borhani T.N., Murthy Konda N.V.S.N., Garcia M.C., Wang L., Hallett J., Shah N. The multi-scale challenges of biomass fast pyrolysis and bio-oil upgrading: Review of the state of art and future research directions // Prog. Energy Combust. Sci. 2019. V. 71. P. 1–80. https://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2018.10.006
  12. Wang Y., Akbarzadeh A., Chong L., Du J., Tahir N., Kumar Awasthi M. Catalytic pyrolysis of lignocellulosic biomass for bio-oil production: A review // Chemosphere. 2022. V. 297. ID134181. https://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134181
  13. Yang Z., Kumar A., Huhnke R.L. Review of recent developments to improve storage and transportation stability of bio-oil // Renew. Sustain. Energy Rev. 2015. V. 50. P. 859–870. https://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.05.025
  14. Valle B., Remiro A., García-Gómez N., Gayubo A.G., Bilbao J. Recent research progress on bio‐oil conversion into bio‐fuels and raw chemicals: a review // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2018. V. 94, № 3. P. 670–689. https://dx.doi.org/10.1002/jctb.5758
  15. Saber M., Nakhshiniev B., Yoshikawa K. A review of production and upgrading of algal bio-oil // Renew. Sustain. Energy Rev. 2016. V. 58. P. 918–930. https://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.342
  16. Naranov E., Sadovnikov A., Arapova O., Kuchinskaya T., Usoltsev O., Bugaev A., Janssens K., de Vos D., Maximov A. The in-situ formation of supported hydrous ruthenium oxide in aqueous phase during HDO of lignin-derived fractions // Appl. Catal. B: Environ. 2023. V. 334. ID122861. https://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122861
  17. Wan S., Pham T., Zhang S., Lobban L., Resasco D., Mallinson R. Direct catalytic upgrading of biomass pyrolysis vapors by a dual function Ru/TiO2 catalyst // AIChE J. 2013. V. 59, № 7. P. 2275–2285. https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/ 10.1002/aic.14038
  18. Boonyasuwat S., Omotoso T., Resasco D.E., Crossley S.P. Conversion of guaiacol over supported Ru catalysts // Catal. Lett. 2013. V. 143, № 8. P. 783–791. https://dx.doi.org/10.1007/s10562-013-1033-3
  19. Shu R., Lin B., Zhang J., Wang C., Yang Z., Chen Y. Efficient catalytic hydrodeoxygenation of phenolic compounds and bio-oil over highly dispersed Ru/TiO2 // Fuel Process. Technol. 2019. V. 184. P. 12–18. https://dx.doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.11.004
  20. Glotov A., Novikov A., Stavitskaya A., Nedolivko V., Kopitsyn D., Kuchierskaya A., Ivanov E., Stytsenko V., Vinokurov V., Lvov Y. Nanoreactors based on hydrophobized tubular aluminosilicates decorated with ruthenium: Highly active and stable catalysts for aromatics hydrogenation // Catal. Today. 2021. V. 378. P. 33–42. https://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2020.10.001
  21. Садовников А.А., Наранов Е.Р., Судьин В.В., Тарасенков А.Н., Музафаров А.М., Максимов А.Л. Получение и фотокаталитические свойства допированного рутением диоксида титана // Нефтехимия. 2025. Т. 65. № 1. С. 44–54. EDN: LKWPTO https://dx.doi.org/10.31857/S0028242125010041
  22. Zhou J., Gao Z., Xiang G., Zhai T., Liu Z., Zhao W., Liang X., Wang L. Interfacial compatibility critically controls Ru/TiO2 metal-support interaction modes in CO2 hydrogenation // Nat. Commun. 2022. V. 13. ID327. https://doi.org/10.1038/s41467-021-27910-4

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы образцов исходного наноразмерного TiO2, Ru-Sil/TiO2 и Ru-Cl/TiO2.

Скачать (123KB)
Метаданные
3. Рис. 2. РФЭС-спектры катализаторов Ru-Sil/TiO2 и Ru-Cl/TiO2: (а) C1s + Ru3d, (б) O1s, (в) Si2p и Cl2p.

Скачать (241KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Микрофотографии, полученные с использованием РЭМ и ПЭМ: для Ru-Sil/TiO2-катализатора (а, б, в); для Ru-Сl/TiO2-катализатора (г).

Скачать (340KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Профили ТПВ-H2 для образцов Ru-Sil/TiO2 и Ru-Cl/TiO2.

Скачать (82KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема реакции гидрирования гваякола.

Скачать (57KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость конверсии и селективности продуктов гидрирования гваякола при температуре 150–250°C, 5 МПа, 1 ч для катализатора Ru-Sil/TiO2.

Скачать (261KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025