1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Кинетика и катализ
  4. T. 64, № 4, 2023

Кинетика и катализ, 2023, T. 64, № 4, стр. 437-446

Окисление 5-гидроксиметилфурфурола на нанесенных палладиевых катализаторах

К. Л. Тимофеев a, *, Д. П. Морилов a, Т. С. Харламова a

a ФГАОУ ВО Национальный исследовательский Томский государственный университет
634050 Томск, просп. Ленина, 36, Россия

* E-mail: kvintkl@gmail.com

Поступила в редакцию 25.12.2022
После доработки 06.02.2023
Принята к публикации 28.02.2023

Аннотация

Представлены результаты исследования катализаторов Pd/TiO2 и Pd/ZrO2, приготовленных методом пропитки с использованием разных условий термической обработки, в реакции окисления 5-гидроксиметилфурфорола (5-ГМФ). Катализаторы изучены методами РФА, РФС, низкотемпературной адсорбции азота и импульсной адсорбции СО. Каталитические исследования проводили в мягких условиях окисления 5-ГМФ: при температуре 80°C, давлении кислорода 5 атм и применении NaHCO3 в качестве щелочного агента. Показано, что условия температурной обработки существенно влияют на формирование активного компонента в Pd/TiO2 и Pd/ZrO2 катализаторах, определяя его дисперсность и взаимодействие с носителем и, как следствие, каталитические свойства получаемых материалов.

Ключевые слова: окисление 5-гидроксиметилфурфурола, 2,5-фурандикарбоновая кислота, нанесенные палладиевые катализаторы

Список литературы

  1. Sheldon R.A. Green and sustainable manufacture of chemicals from biomass: state of the art // Green Chem. 2014. V. 16. P. 950.

  2. Corma A., Iborra S., Velty A. Chemical routes for the transformation of biomass into chemicals // Chem. Rev. 2007. V. 107. № 6. P. 2411.

  3. Мироненко Р.М., Бельская О.Б., Лавренов А.В., Лихолобов В.А. Палладий-рутениевый катализатор для селективного гидрирования фурфурола до циклопентанола // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 3. С. 347.

  4. Нуждин А.Л., Симонов П.А., Бухтияров В.И. Восстановительное аминирование 5-гидроксиметилфурфурола посредством гидрирования промежуточных иминов на катализаторах Pt/Al2O3 в проточном реакторе // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 4. С. 459.

  5. Roy Goswami S., Dumont M.-J., Raghavan V. Starch to value added biochemicals // Starch Stärke. 2016. V. 68. P. 274.

  6. Кашпарова В.П., Чернышева Д.В., Клушин В.А., Андреева В.Е., Кравченко О.А., Смирнова Н.В. Фурановые мономеры и полимеры из возобновляемой растительного сырья // Успехи химии. 2021. Т. 90. № 6. С. 750.

  7. Gallezot P. Conversion of biomass to selected chemical products // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. P. 1538.

  8. Clark H.J., EI Deswarte F., Farmer J. The integration of green chemistry into future biorefineries // Biofuels Bioprod. Biorefin. 2009. V. 3. P. 72.

  9. Zhang Z., Zhen J., Liu B., Lv K., Deng K. Selective aerobic oxidation of the biomass-derived precursor 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid under mild conditions over a magnetic palladium nanocatalyst // Green Chem. 2015. V. 17. P. 1308.

  10. Zhao D., Ting S., Wang Y., Varma R.S., Len C. Recent advances in catalytic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural // Mol. Catal. 2020. V. 111133. P. 495.

  11. Sajid M., Zhao X., Liu D. Production of 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) from 5-hydroxymethylfurfural (HMF): recent progress focusing on the chemical-catalytic routes // Green Chem. 2018. V. 20. P. 5427.

  12. Hameed S., Lin L., Wang A., Luo W. Recent Developments in Metal-Based Catalysts for the Catalytic Aerobic Oxidation of 5-Hydroxymethyl-Furfural to 2,5-Furandicarboxylic Acid // Catalysts. 2020. V. 10. P. 120.

  13. German D., Pakrieva E., Kolobova E., Carabineiro S.A.C., Stucchi M., Villa A., Prati L., Bogdanchikova N., Cortés Corberán V., Pestryakov A. Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfuralon supported Ag, Au, Pd and bimetallic Pd-Au catalysts: effect of the support // Catalysts. 2021. V. 11. P. 115.

  14. Siyo B., Schneider M., Radnik J.J., Pohl M.-M.M., Langer P., Steinfeldt N. Influence of support on the aerobic oxidation of HMF into FDCA over preformed Pd nanoparticle based materials // Appl. Catal. A: Gen. 2014. V. 478. P. 107.

  15. Schade O.R., Kalz K.F., Neukum D., Kleist W., Grunwaldt J.-D. Supported goldand silver-based catalysts for the selective aerobic oxidation of 5-(hydroxymethyl) furfural to 2,5-furandicarboxylic acid and 5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid // Green Chem. 2018. V. 20. P. 3530.

  16. Albonetti S., Lolli A., Morandi V., Migliori A., Lucarelli C., Cavani F. Conversion of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid over Au-based catalysts: optimization of active phase and metal–support interaction // Appl. Catal. B: Env. 2015. V. 163. P. 520.

  17. Xia H., An J., Hong M., Xu S., Zhang L., Zu S. Aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-difurancarboxylic acid over Pd-Au nanoparticles supported on Mg-Al hydrotalcite // Catal. Today. 2019. V. 319. № 1. P. 113.

  18. Xu H., Li X., Hu W., Yu Z., Zhou H., Zhu Y., Lu L., Si C. Research progress of highly efficient noble metal catalysts for the oxidation of 5-hydroxymethylfurfural // ChemSusChem. 2022. V. 15. P. e202200352.

  19. Fadonia M., Lucarelli L. Temperature programmed desorption, reduction, oxidation and flow chemisorption for the characterisation of heterogeneous catalysts. Theoretical aspects, instrumentation and applications // Surf. Sci. Catal. 1999. V. 120 (A). P. 177.

  20. Thomme M., Kaneko K., Neimark A.V., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K.S.W. Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report) // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. P. 1051.

  21. Samadi P., Binczarski M.J., Pawlaczyk A., Rogowski J., Szynkowska-Jozwik M.I., Witonska I.A. CO oxidation over Pd catalyst supported on porous TiO2 prepared by plasma electrolytic oxidation (PEO) of a Ti metallic carrier // Materials. 2022. V. 15. P. 4301.

  22. Rinaudo M.G., Beltrán A.M., Fernández A., Cadús L.E., Morales M.R. Pd supported on defective TiO2 polymorphic mixtures: effect of metal-support interactions upon glycerol selective oxidation // Results in Engineering. 2022. V. 16. P. 100737.

  23. Cecilia J.A., Machogo L., Torres-Bujalance V., Jiménez-Gómez C.P., García-Sancho C., Moreno-Tost R., Maireles-Torres P., Luque R. PdO Supported on TiO2 for the oxidative condensation of furfural with ethanol: insights on reactivity and product selectivity // ACS Sustain. Chem. Eng. 2021. V. 9. № 30. P. 10100.

  24. Ouyang L., Tian P., Da G., Xu X.-C., Ao C., Chen T., Si R., Xu J., Han Y.-F. The origin of active sites for direct synthesis of H2O2 on Pd/TiO2 catalysts: interfaces of Pd and PdO domains // J. Catal. 2015. V. 321. P. 70.

  25. Sarode P.R., Asakura K., Priolkar K.R., Hegde M.S. EXAFS study of Ti0.98Pd0.02O2–δ catalyst // AIP Conf. Proc. 2018. V. 1953. P. 070009.

  26. Asakura K., Iwasawa Y. Reversible structure transformation of zirconium dioxide on palladium black // J. Phys. Chem. 1992. V. 96. № 18. P. 7386.

  27. Lei D., Yu K., Li M.-R., Wang Y., Wang Q., Liu T., Liu P., Lou L.-L., Wang G., Liu S. Facet effect of single-crystalline Pd nanocrystals for aerobic oxidation of 5-hydroxymethyl-2-furfural // ACS Catal. 2017. V. 7. № 1. P. 421.

  28. Chen J., Zhang Q., Wang Y., Wan H. Size-dependent catalytic activity of supported palladium nanoparticles for aerobic oxidation of alcohols // Adv. Synth. Catal. 2008. V. 350. P. 453.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Кинетика и катализ

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал