PL246995B1 - Heterogeniczny katalizator rutenowy, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru - Google Patents
Heterogeniczny katalizator rutenowy, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru Download PDFInfo
- Publication number
- PL246995B1 PL246995B1 PL442985A PL44298522A PL246995B1 PL 246995 B1 PL246995 B1 PL 246995B1 PL 442985 A PL442985 A PL 442985A PL 44298522 A PL44298522 A PL 44298522A PL 246995 B1 PL246995 B1 PL 246995B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- catalyst
- hydrogen transfer
- catalytic hydrogen
- ruthenium
- heterogeneous
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/462—Ruthenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
- B01J2523/30—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts of Group III (IIIA or IIIB) of the Periodic Table
- B01J2523/37—Lanthanides
- B01J2523/3712—Cerium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
- B01J2523/80—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts of Group VIII of the Periodic Table
- B01J2523/82—Metals of the platinum group
- B01J2523/821—Ruthenium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest heterogeniczny katalizator rutenowy zawierający tlenek rutenu naniesiony na tlenek ceru modyfikowany jonami cyrkonu i dotowany jonami metali alkalicznych oraz sposób jego otrzymywania i zastosowanie.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest heterogeniczny katalizator rutenowy, sposób jego otrzymywania i zastosowanie w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru. Wynalazek w szczególności dotyczy heterogenicznego katalizatora zawierającego tlenek rutenu naniesiony na tlenek ceru modyfikowany jonami cyrkonu i dotowany jonami metali alkalicznych.
W stanie techniki znane są sposoby syntezy katalizatora o odpowiednich właściwościach katalitycznych, na którego aktywność wpływają głównie takie parametry jak: skład nośnika i warunki prowadzenia syntezy, w tym temperatury, pH oraz kolejności wykonania poszczególnych etapów. Układy zawierające ruten mają zazwyczaj postać kompleksów metaloorganicznych.
Homogeniczne katalizatory rutenowe są badane pod kątem aktywności w licznych reakcjach chemicznych, zwłaszcza stosowane są m.in. w reakcji metatezy [K. Song, K. Kim, D. Hong, J. Kim, C.E. Heo, H.l. Kim, S. H. Hong, Highly active ruthenium metathesis catalysts enabling ring-opening metathesis polymerization of cyclopentadiene at low temperatures. Nature Commun. 10 (2019) 3860; M. Patrzałek, A. Zasada, A. Kajetanowicz, K. Grela, Tandem Olefin Metathesis/a-Ketohydroxylation Revisited. Catalysts 11 (2021) 719; M. Kojima, M. Abdellatif, K. Nomura, Synthesis of Semicrystalline Long Chain Aliphatic Polyesters by ADMET Copolymerization of Dianhydro-D-glucityl bis(undec-10-enoate) with 1,9-Decadiene and Tandem Hydrogenation. Catalysts 11 (2021) 1098] i fotokatalizie [G. Han, G. Li, J. Huang, C. Han, C. Turro, Y. Sun, Two-photon-absorbing ruthenium complexes enable near infrared light-driven photocatalysis. Nature Commun. 13 (2022) 2288]. Katalizatory te, mimo znacznej aktywności, mają jednak liczne wady takie jak potrzeba zastosowania toksycznych rozpuszczalników oraz problemy z odseparowaniem katalizatora od reszty mieszaniny poreakcyjnej, dlatego w celach aplikacyjnych przodują głównie katalizatory heterogeniczne.
Katalizatory heterogeniczne zawierające ruten naniesiony na przykład na TO2 lub węgiel aktywny, dotychczas badane były w różnych reakcjach chemicznych, takich jak utlenianie tlenku węgla [H. Over, Y.D. Kim, A. P. Seitonen, S. Wendt, E. Lundgren, M. Schmid, P. Varga, A. Mor-gante, G. Ertl, Atomic-Scale Structure and Catalytic Reactivity of the RuO (110) Surface. Science 25 (2000) 1474-1476; h. Ostrom, H. Oberg, H. Xin, J. LaRue, M. Beye, M. Dell'Angela, J. Gladh, M.L. Ng, J.A. Sellberg, S. Kaya, F. Sorgenfrei, G. Mercurio, D. Nordlund, W.F. Schlotter, A. Fohlisch, M. Wolf, W. Wurth, M. Persson, J.K. N0rskov, F. Abild-Pedersen, H. Ogasawara, L.G.M. Pettersson, A. Nilsson, Probing the Transition State Region in Catalytic CO Oxidation on Ru. Science 347 (2015) 978-982], metanizacja tlenku węgla [E. Truszkiewicz, K. Kowalczyk, A. Dębska, D. Wojda,. E. Iwanek, L. Kępiński, B. Mierzwa, Methanation of CO on Ru/graphitized-carbon catalysts: Effects of the preparation method and the carbon support structure. Int. J. Hydr. Energy 45 (2020) 31985-31999], metanizacja CO2 [F. Wang, S. He, H. Chen, B. Wang, L. Zheng, M. Wei, D.G. Evans, X. Duan Active Site Dependent Reaction Mechanism over Ru/CeO2 Catalyst toward CO2 Methanation. J. Am. Chem. Soc. 138 (2016) 6298-6305] oraz katalityczne utlenianie amoniaku [J.H. Shin, G.J. Kim, S.C. Hong, Reaction properties of ruthenium over Ru/TiO2 for selective catalytic oxidation of ammonia to nitrogen. Appl. Surf. Sci. 506 (2020) 144906]. Niemniej jednak dotychczas w stanie techniki nie wykorzystywano katalizatorów heterogenicznych zawierających ruten w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru.
Celem wynalazku jest zapewnienie wysokiej aktywności heterogenicznego katalizatora w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru, w szczególności w reakcji katalitycznego przeniesienia wodoru z 2-pentanolu do acetofenonu.
W toku prac badawczych stwierdzono, że tlenek rutenu bardzo dobrze wiąże się ze stałym nośnikiem będącym tlenkiem ceru modyfikowanym jonami cyrkonu, a uzyskane układy są bardzo aktywne w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru.
Przedmiotem wynalazku jest heterogeniczny katalizator rutenowy charakteryzujący się tym, że zawiera fazę aktywną w postaci tlenku rutenu (IV) w ilości od 0,5 do 5% wag. naniesioną na stały nośnik o strukturze typu fluorytu o składzie Ce1-xZrxO2, w którym 0,05<x<0,25.
Korzystnie katalizator według wynalazku zawiera ponadto naniesione jony metali alkalicznych wybrane z grupy obejmującej jony sodu lub potasu w ilości od 0 do 3% wag.
Przedmiotem wynalazku jest również sposób otrzymywania heterogenicznego katalizatora według wynalazku, w którym nanosi się prekursor fazy aktywnej z roztworu uwodnionego chlorku rutenu (III) na nośnik będący roztworem stałym o strukturze CeO2 typu fluorytu zawierającym jony cyrkonu Zr/(Ce+Zr) = 0,05-0,25, przy pH w zakresie od 6,5 do 9,5 otrzymanym z użyciem węglanu sodu, następ nie odsącza się powstały osad i przemywa wodą destylowaną, po czym suszy się i kalcynuje w temperaturze 450-650°C przez 2-5 godzin, a następnie opcjonalnie nanosi się na katalizator jony metali alkalicznych w postaci węglanów, po czym katalizator suszy się i kalcynuje w temperaturze 450-650°C przez 0,5-3 godziny.
Korzystnie gdy pH reakcji wynosi od 7,5 do 8,5.
Korzystnie w sposobie według wynalazku jako jony metali alkalicznych stosuje jony sodu lub potasu.
Ponadto przedmiotem wynalazku jest również zastosowanie heterogenicznego katalizatora według wynalazku, w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru.
Korzystnie w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru od alkoholu do ketonu.
Korzystniej, w reakcji katalitycznego przeniesienia wodoru od 2-pentanolu do acetofenonu.
Zaletą wynalazku jest zapewnienie aktywnego układu katalitycznego poprzez dobór odpowiedniego nośnika układu oraz łatwy i przyjazny środowisku sposób jego otrzymywania.
Wynalazek przedstawiono bliżej w przykładach wykonania, które nie ograniczają jego zakresu.
Przykład 1
Aktywność otrzymanych katalizatorów według wynalazku była badana względem reakcji katalitycznego przeniesienia wodoru od 2-pentanolu do acetofenonu. Reakcja prowadzona była w jednoczęściowym reaktorze szklanym wyposażonym w chłodnicę, do którego wsypywano 0,2 g katalizatora i dodawano donor wodoru (4,35 cm3) i akceptor wodoru (0,583 cm3) w stosunku 8:1, następnie zanurzano reaktor w łaźni olejowej i mieszając za pomocą mieszadła magnetycznego prowadzono reakcję w temperaturze 135-150°C przez 6 godzin. Próbki poreakcyjne pobierano co godzinę.
Przykład 2
Na nośnik o strukturze fluorytu o składzie Ce0,85Zr0,15O2 (stała sieci, a, wynosi 0,536 nm) strącano wodorotlenek rutenu z roztworu chlorku rutenu (III) (1,9% wag. RuO2) za pomocą 10% roztworu wodorotlenku sodu dodanym do otrzymania pH = 8, a następnie katalizator przemyto wodą destylowaną, wysuszono i kalcynowano w temperaturze 550°C przez 4 godz. Po 6 godz. reakcji wydajność 1-fenyloetanolu wyniosła 82,3%.
Przykład 3
Na nośnik o strukturze fluorytu o składzie Ce0,90Zr0,10O2 (a = 0,537 nm) naniesiono 2,0% wag. RuO2 zgodnie z procedurą opisaną w Przykładzie 2. Po 6 godz. reakcji wydajność 1-fenyloetanolu wyniosła 82,9%.
Przykład 4
Na nośnik o strukturze fluorytu o składzie Ce0,90Zr0,10O2 (a = 0,537 nm) naniesiono 2,0% wag. RuO2 zgodnie z procedurą opisaną w Przykładzie 2. Katalizator przemyto wodą destylowaną i wysuszono, kalcynowano przez 3 godziny, a następnie naniesiono 0,5% wag. jonów sodu używając roztworu węglanu sodu o stężeniu 0,005 g Na2CO3'cm3. Otrzymany impregnat wysuszono i kalcynowano przez kolejną godziną. Po 6 godz. reakcji wydajność 1-fenyloetanolu wyniosła 82,5%.
Przykład 5
Na nośnik o strukturze fluorytu o składzie Ce0,85Zr0,15O2 (a = 0,536 nm) naniesiono 1,8% wag. RuO2 zgodnie z procedurą opisaną w Przykładzie 2. Katalizator przemyto wodą destylowaną i wysuszono, kalcynowano przez 3 godziny, a następnie naniesiono 0,5% wag. jonów potasu używając roztworu węglanu potasu o stężeniu 0,007 g K2CO3'cm3. Otrzymany impregnat wysuszono i kalcynowano przez kolejną godzinę. Po 6 godz. reakcji wydajność 1-fenyloetanolu wyniosła 84,4%.
Przykład 6
Na nośnik o strukturze fluorytu o składzie Ce0,85Zr0,15O2 (a = 0,536 nm) naniesiono 1,8% wag. RuO2 zgodnie z procedurą opisaną w Przykładzie 2. Katalizator przemyto wodą destylowaną i wysuszono, kalcynowano przez 3 godziny, a następnie naniesiono 1,5% wag. jonów potasu używając roztworu węglanu potasu o stężeniu 0,007 g K2CO3'cm3. Otrzymany impregnat wysuszono i kalcynowano przez kolejną godziną. Po 6 godz. reakcji wydajność 1-fenyloetanolu wyniosła 83,0%.
Claims (8)
1. Heterogeniczny katalizator rutenowy, znamienny tym, że zawiera fazę aktywną w postaci tlenku rutenu (IV) w ilości od 0,5 do 5% wag. naniesioną na stały nośnik o strukturze typu fluorytu o składzie Ce1-xZrxO2, w którym 0,05<x<0,25.
2. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera naniesione jony metali alkalicznych wybrane z grupy obejmującej jony sodu lub potasu w ilości od 0 do 3% wag.
3. Sposób otrzymywania heterogenicznego katalizatora określonego w którymkolwiek z zastrz. od 1 do 2, znamienny tym, że nanosi się prekursor fazy aktywnej z roztworu uwodnionego chlorku rutenu (III) na nośnik będący roztworem stałym o strukturze CeO2 typu fluorytu zawierającym jony cyrkonu Zr/(Ce+Zr) = 5-25%, przy pH w zakresie od 6,5 do 9,5 otrzymanym z użyciem węglanu sodu, następnie odsącza się powstały osad i przemywa wodą destylowaną, po czym suszy się i kalcynuje w temperaturze 450-650°C przez 2-5 godzin, a następnie opcjonalnie nanosi się na katalizator jony metali alkalicznych w postaci węglanów, po czym katalizator suszy się i kalcynuje w temperaturze 450-650°C przez 0,5-3 godziny.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pH reakcji wynosi od 7,5 do 8,5.
5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako jony metali alkalicznych stosuje się jony sodu lub potasu.
6. Zastosowanie heterogenicznego katalizatora określonego którymkolwiek z zastrz. od 1 do 2 w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru.
7. Zastosowanie według zastrz. 6 w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru od alkoholu do ketonu.
8. Zastosowanie według zastrz. 6 albo 7 w reakcji katalitycznego przeniesienia wodoru od 2-pentanolu do acetofenonu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL442985A PL246995B1 (pl) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | Heterogeniczny katalizator rutenowy, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL442985A PL246995B1 (pl) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | Heterogeniczny katalizator rutenowy, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL442985A1 PL442985A1 (pl) | 2024-06-03 |
| PL246995B1 true PL246995B1 (pl) | 2025-04-22 |
Family
ID=91332998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL442985A PL246995B1 (pl) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | Heterogeniczny katalizator rutenowy, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL246995B1 (pl) |
-
2022
- 2022-11-29 PL PL442985A patent/PL246995B1/pl unknown
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| HAN ET AL: "RSC Advances, issue 96, 2016", HETEROGENEOUS ZIRCONIA-SUPPORTED RUTHENIUM CATALYST FOR HIGHLY SELECTIVE HYDROGENATION OF 5-HYDROXYMETHYL-2-FURALDEHYDE TO 2,5-BIS(HYDROXYMETHYL)FURANS IN VARIOUS: N -ALCOHOL SOLVENTS * |
| PUDUKUDY ET AL: "Der Pharma Chemica, 2014, 6(1):224-240", CATALYTIC ASPECTS OF CERIA ZIRCONIA SOLID SOLUTION: PART-II AN OVERVIEW ON RECENT DEVELOPMENTS IN THE HETEROGENEOUS CATALYTIC APPLICATIONS OF METAL LOADED CERIA-ZIRCONIA SOLID SOLUTION * |
| SHAOXIA YANG ET AL: "Applied Catalysis B: Environmental Volume 165, April 2015, Pages 1-9", CATALYTIC WET AIR OXIDATION OF SUCCINIC ACID OVER RU AND PT CATALYSTS SUPPORTED ON CEXZR1 − XO2 MIXED OXIDES * |
| VADIM A. BORISOV ET AL: "Energies 2023, 16(4), 1743;", CERIA–ZIRCONIA-SUPPORTED RUTHENIUM CATALYSTS FOR HYDROGEN PRODUCTION BY AMMONIA DECOMPOSITION * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL442985A1 (pl) | 2024-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Artz et al. | Sustainable conversion of carbon dioxide: an integrated review of catalysis and life cycle assessment | |
| Yin et al. | The synthesis of propylene glycol and ethylene glycol from glycerol using Raney Ni as a versatile catalyst | |
| KR102816252B1 (ko) | 탄화수소로부터 알콜을 제조하는 방법 | |
| KR101164024B1 (ko) | 메탄의 이산화탄소 개질용 코발트계 촉매 및 이를 이용한 합성가스의 제조방법 | |
| CA1261883A (en) | Process for producing lower aliphatic alcohols | |
| KR20180004165A (ko) | Co2의 합성가스로의 전환방법 | |
| KR101437072B1 (ko) | 효율적인 이산화탄소 전환 촉매 및 이의 제조 방법 | |
| US20040166056A1 (en) | Sulfur-tolerant catalysts and related precursors and processes | |
| JP2008132467A (ja) | 二酸化炭素を含んだ合成ガスからジメチルエーテル合成用触媒製造方法 | |
| EP1819634A1 (en) | Use of nanostructured metal catalysts for the production of syngas and hydrogen-rich gaseous mixtures | |
| Ait El Fakir et al. | A review on catalytic ethanol synthesis via hydrogenation of carbon dioxide | |
| JP5376222B2 (ja) | エタノール水蒸気改質用触媒 | |
| TWI549749B (zh) | A catalyst composition for preparing o-phenylphenol and a process for preparing o-phenylphenol using the catalyst composition | |
| PL246995B1 (pl) | Heterogeniczny katalizator rutenowy, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w reakcjach katalitycznego przeniesienia wodoru | |
| JP3943648B2 (ja) | メタノール合成方法 | |
| KR20190135799A (ko) | 산화마그네슘-알루미나 복합 지지체를 이용한 알코올의 이산화탄소 개질 반응용 촉매 및 이를 이용한 합성가스의 제조방법 | |
| JP2022112398A (ja) | ヘキサメチレンジアミンの製造方法 | |
| KR102824976B1 (ko) | 고활성 및 재사용성을 갖는 하이드로포밀화 반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이의 용도 | |
| CN102671659A (zh) | 一种催化苯合成环己烯的催化剂及其制备方法 | |
| KR101783647B1 (ko) | 메탄의 복합 개질반응용 니켈계 촉매 | |
| JP6303877B2 (ja) | ポリエーテルポリオール及びその製造方法 | |
| JP2005246261A (ja) | ギ酸エステル及びメタノール合成用触媒とギ酸エステル及びメタノールの製造方法 | |
| Kulawska et al. | Copper/zinc catalysts in hydrogenation of carbon oxides | |
| JP7842634B2 (ja) | アセトン水素化触媒及びイソプロパノールの製造方法 | |
| JPH0892139A (ja) | メタノールの製造方法 |