Дизайн новітніх поліфункціональних каталізаторів для процесів отримання стратегічно важливих органічних продуктів з відновлюваної сировини
За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 10 липня 2024 р.
DOI:
https://doi.org/10.15407/visn2024.09.065Ключові слова:
каталізатор, перетворення біоспиртів, етанол, бутан-1-ол, ізобутанол, мономери синтетичних полімерів, лінійні бутени, бута-1,3-дієн, компоненти моторних палив, 2-етилгексан-1-ол.Анотація
У доповіді наведено результати розроблення новітніх каталізаторів для процесів отримання стратегічно важливих органічних продуктів, компонентів моторних палив та полімерних матеріалів з біоспиртів. Запропоновано каталізатори з високими показниками селективності й продуктивності для одержання бута-1,3-дієну та ізомерів бутену — мономерів для виробництва гуми та пластмас з етанолу та ізобутанолу відповідно. Вперше реалізовано в проточному режимі в присутності каталітичних Mg-Al-оксидних систем процес газофазної конденсації бутан-1-олу в 2-етилгексан-1-ол, який використовують у виробництві пластифікаторів і добавок до дизельного палива. Експериментально показано можливість послідовного перетворення в одному реакторі етанол → бутан-1-ол → 2-етилгексан-1-ол, що дозволяє отримувати 2-етилгексан-1-ол безпосередньо з етанолу.
Посилання
Geleynse S., Brandt K., Garcia‐Perez M., Wolcott M., Zhang X. The Alcohol‐to‐Jet Conversion Pathway for Drop‐In Biofuels: Techno‐Economic Evaluation. ChemSusChem. 2018. 11: 3728—3741. https://doi.org/10.1002/cssc.201801690
Janssens W., Makshina E.V., Vanelderen P., De Clippel F., Houthoofd K., Kerkhofs S., Martens J., Jacobs P., Sels B.F. Ternary Ag/MgO-SiO2 Catalysts for the Conversion of Ethanol into Butadiene. ChemSusChem. 2015. 8: 994—1008. https://doi.org/10.1002/cssc.201402894
Larina O.V., Kyriienko P.I., Soloviev S.O. Ethanol Conversion to 1,3-Butadiene on ZnO/MgO–SiO2 Catalysts: Effect of ZnO Content and MgO:SiO2 Ratio. Catal. Letters. 2015. 145: 1162—1168. https://doi.org/10.1007/s10562-015-1509-4
Kyriienko P.I., Larina O.V., Balakin D.Y., Stetsuk A.O., Nychiporuk Y.M., Soloviev S.O., Orlyk S.M. 1,3-Butadiene production from aqueous ethanol over ZnO/MgO-SiO2 catalysts: Insight into H2O effect on catalytic performance. Appl. Catal. A Gen. 2021. 616: 118081. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2021.118081
Kyriienko P.I., Larina O.V., Soloviev S.O., Orlyk S.N., Dzwigaj S. High selectivity of TaSiBEA zeolite catalysts in 1,3-butadiene production from ethanol and acetaldehyde mixture. Catal. Commun. 2016. 77: 123—126. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2016.01.023
Kyriienko P.I., Larina O.V., Soloviev S.O., Orlyk S.M., Calers C., Dzwigaj S. Ethanol Conversion into 1,3-Butadiene by the Lebedev Method over MTaSiBEA Zeolites (M = Ag, Cu, Zn). ACS Sustain. Chem. Eng. 2017. 5: 2075—2083. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6b01728
Larina O.V., Shcherban N.D., Kyriienko P.I., Remezovskyi I.M., Yaremov P.S., Khalakhan I., Mali G., Soloviev S.O., Orlyk S.M., Dzwigaj S. Design of Effective Catalysts Based on ZnLaZrSi Oxide Systems for Obtaining 1,3-Butadiene from Aqueous Ethanol. ACS Sustain. Chem. Eng. 2020. 4: 16600—16611. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c05925
Kyriienko P.I., Larina O.V., Balakin D.Y., Vorokhta M., Khalakhan I., Sergiienko S.A., Soloviev S.O., Orlyk S.M. The effect of lanthanum in Cu/La(-Zr)-Si oxide catalysts for aqueous ethanol conversion into 1,3-butadiene. Mol. Catal. 2022. 518: 112096. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2021.112096
Larina O.V., Remezovskyi I.M., Kyriienko P.I., Soloviev S.O., Orlyk S.M. 1,3-Butadiene production from ethanol–water mixtures over Zn–La–Zr–Si oxide catalyst. React. Kinet. Mech. Catal. 2019. 127: 903—915. https://doi.org/10.1007/s11144-019-01618-5
Larina O.V., Kyriienko P.I., Soloviev S.O. Effect of Lanthanum in Zn-La(-Zr)-Si Oxide Compositions on their Activity in the Conversion of Ethanol into 1,3-Butadiene. Theor. Exp. Chem. 2016. 52: 51—56. https://doi.org/10.1007/s11237-016-9450-1
Larina O.V., Valihura K.V., Kyriienko P.I., Vlasenko N.V., Balakin D.Y., Khalakhan I., Čendak T., Soloviev S.O., Orlyk S.M. Successive vapour phase Guerbet condensation of ethanol and 1-butanol over Mg-Al oxide catalysts in a flow reactor. Appl. Catal. A Gen. 2019. 588: 117265. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2019.117265
Larina O.V., Valihura K.V., Čendak T. Effect of the cerium modification on acid-base properties of Mg-Al hydrotalcite-derived oxide system and catalytic performance in ethanol conversion. React. Kinet. Mech. Catal. 2021. 132: 359—378. https://doi.org/10.1007/s11144-020-01907-4
Zikrata O.V., Larina O.V., Valihura K.V., Kyriienko P.I., Balakin D.Y., Khalakhan I., Veltruská K., Krajnc A., Mali G., Soloviev S.O., Orlyk S.M. Successive Vapor-Phase Guerbet Condensation of Ethanol and 1-Butanol to 2-Ethyl-1-hexanol over Hydroxyapatite Catalysts in a Flow Reactor. ACS Sustain. Chem. Eng. 2021. 9: 17289—17300. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c06094
Larina O.V., Zikrata O.V., Shcherban N.D., Yaremov P.S., Rostas A.M., Khalakhan I., Veltruská K., Mali G., Soloviev S.O., Orlyk S.M. Carbon-supported hydroxyapatite hybrid catalysts for butan-1-ol conversion: Effect of the nature of carbon support on process selectivity. Carbon N.Y. 2024. 227: 119272. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119272
Eagan N.M., Moore B.M., McClelland D.J., Wittrig A.M., Canales E., Lanci M.P., Huber G.W. Catalytic synthesis of distillate-range ethers and olefins from ethanol through Guerbet coupling and etherification. Green Chem. 2019. 21: 3300—3318. https://doi.org/10.1039/C9GC01290G
Raspolli Galletti A.M., Antonetti C., Fulignati S., Licursi D., Dell’Omo S., Benito P., Wilbers E., Heeres H.J. Upgrading bio-butanol in the presence of copper-hydrotalcite derived mixed oxides: From batch to continuous flow catalytic process highly selective to butyl butyrate. Catal. Today. 2023. 423: 114288. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2023.114288
Zikrata O.V., Larina O.V., Balakin D.Y., Nychiporuk Y.M., Khalakhan I., Švegovec M., Volavšek J., Yaremov P.S., Soloviev S.O., Orlyk S.M. Influence of Acid‐Base Characteristics of Different Structural‐Type Zeolites (FER, MFI, FAU, BEA) on Their Activity and Selectivity in Isobutanol Dehydration. ChemCatChem. 2024. 2024: e202400068. https://doi.org/10.1002/cctc.202400068
Larina O.V., Zikrata O.V., Kurmach M.M., Veltruská K., Krmpotić M., Jakšić M., Shamzhy M., Shvets O.V., Soloviev S.O. M-MFI (M = B, Al, Fe, Ga) zeolite as perspective catalysts for the conversion of isobutanol to linear butenes. In: Proceedings of the 18th International Congress on Catalysis (Lyon, France, 2024).
