Углерод-минеральные материалы из сапропеля как носители для катализаторов гидродехлорирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В работе представлены результаты исследования возможности применения углерод-минеральных материалов, полученных из доступного сырья сапропеля, в качестве носителей для палладиевых катализаторов реакции гидродехлорирования хлорбензола. Селективное образование целевого продукта бензола было достигнуто при достаточно низком содержании палладия (0.5 мас%) в мягких условиях жидкофазной реакции (2 МПа, 90°С) при конверсии хлорбензола 50–60% (время реакции 5 ч). Показано, что катализатор на носителе из сапропеля минерального типа после его активации в среде водяного пара, обладающий мезопористой структурой, продемонстрировал активность выше, чем катализаторы на основе органического сапропеля.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Елена Николаевна Терехова

Институт катализа СО РАН

Email: e.terechova@ihcp.ru
ORCID iD: 0000-0001-8555-8043

Центр новых химических технологий, к.х.н.

Россия, 644040, г. Омск, ул. Нефтезаводская, д. 54

Ольга Борисовна Бельская

Институт катализа СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: e.terechova@ihcp.ru
ORCID iD: 0000-0002-7650-880X

Центр новых химических технологий, к.х.н.

Россия, 644040, г. Омск, ул. Нефтезаводская, д. 54

Список литературы

  1. Rani M., Shanker U., Jassal V. Recent strategies for removal and degradation of persistent & toxic organochlorine pesticides using nanoparticles: A review // J. Environ. Manag. 2017. V. 190. P. 208–222. http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.12.068
  2. El-Sheikh M. A., Hadibarata T., Yuniarto A., Sathishkumar P., Abdel-Salam E. M., Alatar A. A. Role of nanocatalyst in the treatment of organochlorine compounds — A review // Chemosphere. 2021. V. 268. ID 128873. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128873
  3. Sanad M. M. S., Gaber S. E., El-Aswar E. I., Farahat M. M. Graphene-magnetite functionalized diatomite for efficient removal of organochlorine pesticides from aquatic environment // J. Environ. Manag. 2023. V. 330. ID 117145. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.117145
  4. Dzhabarov E. G., Petrukhina N. N., Zakharyan E. M. Hydrodechlorination of a two-component mixture of chloroaromatic compounds in the presence of an unsupported sulfide catalyst // Mendeleev Commun. 2023. V. 33. N 6. P. 839–840. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.10.033
  5. Mishakov I. V., Bauman Y. I., Brzhezinskaya M., Netskina O. V., Shubin Y. V., Kibis L. S., Stoyanovskii V. O., Larionov K. V., Serkova A. N., Vedyagin A. A. Water purification from chlorobenzenes using heteroatom-functionalized carbon nanofibers produced on self-organizing Ni–Pd catalyst // J. Environ. Chem. Eng. 2022. V. 10. N 3. ID 107873. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107873
  6. Klokov S. V., Lokteva E. S., Golubina E. V., Maslakov K. I., Levanov A. V., Chernyak S. A., Likholobov V. A. Effective Pd/C catalyst for chlorobenzene and hexachlorobenzene hydrodechlorination by direct pyrolysis of sawdust impregnated with palladium nitrate // Catal. Commun. 2016. V. 77. P. 37–41. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2016.01.013
  7. Zhu H., Xu F., Zhao J., Jia L., Wu K. Catalytic hydrodechlorination of monochloroacetic acid in wastewater using Ni–Fe bimetal prepared by ball milling // Environ. Sci. Pollut. Res. 2015. V. 22. P. 14299–14306. https://doi.org/10.1007/s11356-015-4675-4
  8. Ardila A. A. N., Reyes J., Arriola E., Hernández J. A., Fuentes G. A. Liquid-phase chloroform hydrodechlorination catalyzed by Pd/TiO2–Na // Appl. Catal. A: General. 2015. V. 497. P. 211–215. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2015.02.045
  9. Локтева Е. С., Голубина Е. В., Антонова М. В., Клоков С. В., Маслаков К. И., Егоров А. В., Лихолобов В. А. Катализатор гидродехлорирования хлорбензола, полученный пиролизом пропитанных нитратом палладия древесных опилок // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. № 6. С. 753–762. https://doi.org/10.7868/S0453881115060106
  10. Mendes L. D., Bernardi G., Elias W. C., de Oliveira D. C., Domingos J. B., Carasek E. A green approach to DDT degradation and metabolite monitoring in water comparing the hydrodechlorination efficiency of Pd, Au-on-Pd and Cu-on-Pd nanoparticle catalysis // Sci. Total. Environ. 2021. V. 760. ID 143403. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143403
  11. Liu S., Fernandez-Ruiz C., Iglesias-Juez A., Martin-Martinez M., Bedia J., Marini C., Agostini G., Rodriguez J. J., Gómez-Sainero L. M. Structure sensitivity reaction of chloroform hydrodechlorination to light olefins using Pd catalysts supported on carbon nanotubes and carbon nanofibers // J. Colloid. Interf. Sci. 2023. V. 648. P. 427–439. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.05.169
  12. Netskina O. V., Komova O. V., Tayban E. S., Oderova G. V., Mukha S. A., Kuvshinov G. G., Simagina V. I. The influence of acid treatment of carbon nanofibers on the activity of palladium catalysts in the liquid-phase hydrodechlorination of dichlorobenzene // Appl. Catal. A: General. 2013. V. 467. P. 386–393. http://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2013.07.046
  13. Simagina V. I., Netskina O. V., Tayban E. S., Komova O. V., Grayfer E. D., Ischenko A. V., Pazhetnov E. M. The effect of support properties on the activity of Pd/C catalysts in the liquid-phase hydrodechlorination of chlorobenzene // Appl. Catal. A: General. 2010. V. 379. N 1–2. P. 87–94. http://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2010.03.011
  14. Терехова Е. Н., Лавренов А. В., Шилова А. В., Киреева Т. В., Савельева Г. Г., Тренихин М. В., Бельская О. Б. Получение пористых углерод-минеральных материалов методом химической обработки продуктов карбонизации сапропеля // ЖПХ. 2017. Т. 90. № 12. С. 1663–1670. https://www.elibrary.ru/zwfkdj
  15. Krivonos O. I., Belskaya O. B. A New waste-free integrated approach for sapropel processing using supercritical fluid extraction // J. Supercritical Fluids. 2020. V. 166. ID 104991. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2020.104991
  16. Штин С. М. Озерные сапропели и их комплексное освоение. М.: МГГУ, 2005. C. 305–324.
  17. Терехова Е. Н., Гуляева Т. И., Тренихин М. В., Муромцев И. В., Непомнящий А. А., Бельская О. Б. Углерод-минеральные материалы на основе сапропеля как носители для катализаторов превращения крупных органических молекул // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 2. С. 260–268. https://doi.org/10.7868/s0453881118020156
  18. Terekhova E. N., Belskaya O. B. Synthesis and study of bimetallic catalysts based on carbon-mineral materials derived from sapropel // AIP Conf. Proceedings. 2019. V. 2141. ID 020014. https://doi.org/10.1063/1.5122033
  19. Кохановская О. А., Бакланова О. Н., Княжева О. А., Лавренов А. В., Дроздов В. А., Леонтьева Н. Н., Тренихин М. В., Сырьева А. В. Применение термоокислительной обработки для регулирования текстурных характеристик технического углерода // Химия в интересах устойчив. развития. 2023. Т. 31. № 1. С. 32–39. https://doi.org/10.15372/KhUR2023436
  20. Park J., Regalbuto J. R. A simple, accurate determination of oxide PZC and the strong buffering effect of oxide surfaces at incipient wetness // J. Colloid Interface Sci. 1995. V. 175. N 1. P. 239–252. https://doi.org/10.1006/jcis.1995.1452
  21. Boehm H. P. Some aspects of the surface chemistry of carbon blacks and other carbons // Carbon. 1994. V. 32. N 5. P. 759–769. https://doi.org/10.1016/0008-6223(94)90031-0
  22. Мироненко Р.М., Бельская О.Б., Солодовниченко В.С., Гуляева Т.И., Кряжев Ю.Г., Лихолобов В.А. Палладиевый катализатор гидрирования на основе пористого углеродного материала, полученного при дегидрохлорировании хлорполимера // Кинетика и катализ. 2016. Т. 57. № 2. С. 223–227. https://doi.org/10.7868/S0453881116020064
  23. Okhlopkova L. B., Lisitsyn A. S., Likholobov V. A., Gurrath M., Boehm H. P. Properties of Pt/C and Pd/C catalysts prepared by reduction with hydrogen of adsorbed metal chlorides: Influence of pore structure of the support // Appl. Catal. A: General. 2000. V. 204. P. 229–240. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(00)00534-2
  24. Okhlopkova L. B., Lisitsyn A. S., Boehm H. P., Likholobov V. A. On metal blocking in micropores of carbon supports // React. Kinet. Catal. Lett. 2000. V. 71. P. 165–171. https://doi.org/10.1023/A:1010367123342
  25. Плаксин Г. В. Пористые углеродные материалы типа Сибунита // Химия в интересах устойчив. развития. 2001. Т. 9. № 5. С. 609–620. https://www.elibrary.ru/rxjejr
  26. Мехаев А. В., Первова М. Г., Таран О. П., Симакова И. Л., Пармон В. Н., Саморукова М. А., Боярский В. П., Жеско Т. Е., Салоутин В. И., Ятлук Ю. Г. Жидкофазное дехлорирование токсичных техногенных продуктов с использованием нанодисперсных палладиевых катализаторов на основе «Сибунита» // Химия в интересах устойчив. развития. 2011. Т. 19. № 2. С. 179–186.
  27. Мехаев А. В., Бутин Ф. Н., Первова М. Г., Таран О. П., Симакова И. Л., Пармон В. Н. Pd/сибунит как эффективный катализатор переноса водорода в реакции гидродехлорирования полихлорбифенилов // ЖОрХ. 2014. Т. 50. № 6. С. 912–913. https://www.elibrary.ru/sectqf
  28. Simagina V. I., Tayban E. S., Grayfer E. D., Gentsler A. G., Komova O. V., Netskina O. V. Liquid-phase hydrodechlorination of chlorobenzene by molecular hydrogen: The influence of reaction medium on process efficiency // Pure Appl. Chem. 2009. V. 81. N 11. P. 2107–2114. https://doi.org/10.1351/PAC-CON-08-10-12

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображения, полученные методом просвечивающей электронной микроскопии, образцов углерод-минеральных материалов, синтезированных из минерального (а, б) и органического (в, г) сапропелей.

Скачать (807KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кривые поглощения водорода (2 МПа, 90°С, 30 мин, этанол:вода = 1:1) при использовании палладиевых катализаторов, нанесенных на углерод-минеральный носитель, полученный: 1 — карбонизацией сапропеля минерального типа; 2 — карбонизацией сапропеля минерального типа, активированный водяным паром; 3 — карбонизацией сапропеля органического типа; 4 — карбонизацией сапропеля органического типа, активированный водяным паром; 5 — карбонизацией сапропеля минерального типа (реакция гидродехлорирования проводилась: 1–4 — в присутствии NaOH, 5 — в отсутствие NaOH).

Скачать (82KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах