Effect of the Composition and Synthesis Procedure of the Catalysts Based on the CoAl-Hydroxides on their Properties in Furfural Hydrogenation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

CoAl-hydroxides with Co/Al = 2 and 4 were synthesized by traditional coprecipitation method and mechanochemical route. Structure properties of the samples on the all preparation stages of the catalysts, the transformations occurred during cobalt reduction from corresponding oxides, textural characteristics of calcined and reduced samples, as well as size, morphology and composition of the particles that formed after high temperature treatments were studied in detailed. It was established, that synthesis procedure of CoAl-hydroxides has a significant impact on phase composition and properties of obtained systems. The phase of layered double hydroxide formed only when using coprecipitation method. The mechanochemical approach allowed to obtained the materials with higher specific surface area. According to TEM data, the samples prepared by coprecipitation (after oxidative and reductive treatments) had a “core-shell” structure where metallic atoms of Co were in core and shell consisted of CoAl-spinel. The samples synthesized by mechanochemical route had Co nanoparticles with high dispersion on the surface. The catalysts based on CoAl-systems prepared by mechanochemical method were more active in the furfural hydrogenation. Conversion of furfural achieved 97% for the sample with Co/Al = 4. Herewith, selectivity of furfural formation for all studied catalysts was almost 100% irrespective of synthesis procedure and Co/Al ratio.

About the authors

E. О. Kobzar

Center of New Chemical Technologies, Boreskov Institute of Catalysis

Author for correspondence.
Email: kbzlena@ihcp.ru
Russia, 644040, Omsk, 54 Neftezavodskaya Street

L. N. Stepanova

Center of New Chemical Technologies, Boreskov Institute of Catalysis

Author for correspondence.
Email: Lchem@yandex.ru
Russia, 644040, Omsk, 54 Neftezavodskaya Street

N. N. Leont’eva

Center of New Chemical Technologies, Boreskov Institute of Catalysis

Email: Lchem@yandex.ru
Russia, 644040, Omsk, 54 Neftezavodskaya Street

T. I. Gulyaeva

Center of New Chemical Technologies, Boreskov Institute of Catalysis

Email: Lchem@yandex.ru
Russia, 644040, Omsk, 54 Neftezavodskaya Street

M. V. Trenikhin

Center of New Chemical Technologies, Boreskov Institute of Catalysis

Email: Lchem@yandex.ru
Russia, 644040, Omsk, 54 Neftezavodskaya Street

A. V. Lavrenov

Center of New Chemical Technologies, Boreskov Institute of Catalysis

Email: Lchem@yandex.ru
Russia, 644040, Omsk, 54 Neftezavodskaya Street

References

  1. Ekpeni L.E.N., Benyounis K.Y., Nkem-Ekpeni F., Stokes J., Olabi A.G. // Energy Procedia. 2014. V. 61. P. 1740.
  2. Bozell J.J., Petersen G.R. // Green Chem. 2010. V. 12. № 4. P. 539.
  3. Yan K., Wu G., Lafleur T., Jarvis C. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2014. V. 38. P. 663.
  4. Mishra D.K., Kumar S., Shukla R.S. // Biomass, Biofuels, Biochemicals. 2020. P. 323.
  5. Bremner J.G.M., Keeys R.K.F. // J. Chem. Soc. 1947. P. 1068.
  6. Fulajtárova K., Soták T., Hronec M., Vávra I., Dobročka E., Omastová M. // Appl. Catal. A. 2015. V. 502. P. 78.
  7. Mironenko R.M., Belskaya O.B., Talsi V.P., Likholobov V.A. // J. Catal. 2020. V. 389. P. 721.
  8. Taylor M.J., Durndell L.J., Isaacs M.A., Parlett C.M.A., Wilson K., Lee A.F., Kyriakou G. // Appl. Catal. B: Env. 2016. V. 180. P. 580.
  9. Bhogeswararao S., Srinivas D. // J. Catal. 2015. V. 327. P. 65.
  10. Audemar M., Ciotonea C., De Oliveira Vigier K., Royer S., Ungureanu A., Dragoi B., Dumitriu E., Jérôme F. // ChemSusChem. 2015. V. 8. № 11. P. 1885.
  11. Jiang P., Li X., Gao W., Wang X., Tang Y., Lan K., Wang B., Li R. // Catal. Commun. 2018. V. 111. P. 6.
  12. Gong W., Chen C., Zhang H., Wang G., Zhao H. // Catal. Sci. Technol. 2018. V. 8. № 21. P. 5506.
  13. Chen X., Li H., Luo H., Qiao M. // Appl. Catal. A: Gen. 2002. V. 233. P. 13.
  14. Srivastava S., Mohanty P., Parikh J.K., Dalai A.K., Amritphale S.S., Khare A.K. // Chin. J. Catal. 2015. V. 36. № 7. P. 933.
  15. Mironenko R.M., Likholobov V.A., Belskaya O.B. // Russ. Chem. Rev. 2022. V. 91. № 1. RCR5017.
  16. Mascolo G., Mascolo M.C. // Micropor. Mesopor. Mater. 2015. V. 214. P. 246.
  17. Sulmonetti T.P., Pang S.H., Claure M.T., Lee S., Cullen D.A., Agrawal P.K., Jones C.W. // Appl. Catal. A: Gen. 2016. V. 517. P. 187.
  18. Bertolini G.R., Jiménez-Gómez C.P., Cecilia J.A., Maireles-Torres P. // Catalysts. 2020. V. 10. № 5. P. 486.
  19. Wu J., Gao G., Li J., Sun P., Long X., Li F. // Appl. Catal. B: Env. 2017. V. 203. P. 227.
  20. Wang T., Hu A., Wang H., Xia Y. // J. Chin. Chem. Soc. 2019. V. 66. № 12. P. 1610.
  21. Shao Y., Wang J., Sun K., Gao G., Li C., Zhang L., Zhang S., Xu L., Hu G., Hu X. // Renew. Energy. 2021. V. 170. P. 1114.
  22. Rudolf C., Dragoi B., Ungureanu A., Chirieac A., Royer S., Nastro A., Dumitriu E. // Catal. Sci. Technol. 2014. V. 4. № 1. P. 179.
  23. Biabani-Ravandi A., Rezaei M., Fattah Z. // Proc. Saf. Environ. Prot. 2013. V. 91. № 6. P. 489.
  24. Степанова Л.Н., Бельская О.Б., Василевич А.В., Леонтьева Н.Н., Бакланова О.Н., Лихолобов В.А. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 4. С. 506. (Stepanova L.N., Belskaya O.B., Vasilevich A.V., Leont’eva N.N., Baklanova O.N., Likholobov V.A. // Kinet. Catal. 2018. V. 59. № 4. P. 521.)
  25. Lee S.-B., Ko E.-H., Park J.Y., Oh J.-M. // Nanomater. 2021. V. 11. № 5. P. 1153.
  26. Bukhtiyarova M.V. // J. Solid State Chem. 2018. V. 269. P. 494.
  27. Tongamp W., Zhang Q., Saito F. // Powder Technol. 2008. V. 185. № 1. P. 43.
  28. Khusnutdinov V.P., Isupov V.P. // Inorg. Mater. 2008. V. 44. № 3. P. 263.
  29. Stepanova L.N., Kobzar E.O., Leont’eva N.N., Gulyaeva T.I., Vasilevich A.V., Babenko A.V., Serkova A.N., Salanov A.N., Belskaya O.B. // J. Alloys Compd. 2021. V. 890. P. 161902.
  30. Wang B., Qu J., Li X., He X., Zhang Q. // J. Am. Ceram. Soc. 2016. V. 99. № 9. P. 2882.
  31. Zhang X., Li S. // Appl. Surf. Sci. 2013. V. 274. P. 158.
  32. Zhu J., Zeng B., Mo L., Jin F., Deng M., Zhang Q. // Appl. Clay Sci. 2021. V. 206. P. 106070.
  33. Ay A.N., Zümreoglu-Karan B., Mafra L. // Z. Anorg. Allg. Chem. 2009. V. 635. № 9. P. 1470.
  34. Teodorescu F., Slabu A.I., Pavel O.D., Zăvoianu R. // Catal. Commun. 2019. V. 133. P. 105829.
  35. Kobzar E.O., Stepanova L.N., Leont’eva N.N., Belskaya O.B. // AIP Conf. Proc. 2020. V. 2310. 030010.
  36. Ferencz Z., Kukovecz Á., Kónya Z., Sipos P., Pálinkó I. // Appl. Clay Sci. 2015. V. 112. P. 94.
  37. Ferencz Z., Szabados M., Ádok-Sipiczki M., Kukovecz Á., Kónya Z., Sipos P., Pálinkó I. // J. Mater. Sci. 2014. V. 49. № 24. P. 8478.
  38. Qu J., He X., Chen M., Huang P., Zhang Q., Liu X. // J. Solid State Chem. 2017. V. 250. P. 1.
  39. Qu J., He X., Li X., Ai Z., Li Y., Zhang Q., Liu X. // RSC Adv. 2017. V. 7. № 50. P. 31466.
  40. Ferencz Z., Szabados M., Varga G., Csendes Z., Kuko-vecz Á., Kónya Z., Carlson S., Sipos P., Pálinkó I. // J. Solid State Chem. 2016. V. 233. P. 236.
  41. Qu J., He X., Chen M., Hu H., Zhang Q., Liu X. // Mater. Chem. Phys. 2017. V. 191. P. 173.
  42. Qu J., He X., Wang B., Zhong L., Wan L., Li X., Song S., Zhang Q. // Appl. Clay Sci. 2016. V. 120. P. 24.
  43. Stepanova L.N., Belskaya O.B., Vasilevich A.V., Gulyaeva T.I., Leont’eva N.N., Serkova A.N., Salanov A.N., Likholobov V.A. // Catal. Today. 2019. V. 357. P. 638.
  44. Stepanova L.N., Belskaya O.B., Baklanova O.N., Vasilevich A.V., Likholobov V.A. // Procedia Eng. 2016. V. 152. P. 672.
  45. Stepanova L.N., Mironenko R.M., Kobzar E.O., Leont’eva N.N., Gulyaeva T.I., Vasilevich A.V., Serkova A.N., Salanov A.N., Lavrenov A.V. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2022. V. 3. № 4. P. 400.
  46. Wang Y., Miao Y., Li S., Gao L., Xiao G. // Mol. Catal. 2017. V. 436. P. 128.
  47. Chen X., Li H., Luo H., Qiao M. // Appl. Catal. A. 2002. V. 233. № 1. P. 13.
  48. Arnoldy P., Moulijn J.A. // J. Catal. 1985. V. 93. № 1. P. 38.
  49. Ribet S., Tichit D., Coq B., Ducourant B., Morato F. // J. Solid State Chem. 1999. V. 142. № 2. P. 382.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (73KB)
3.

Download (555KB)
4.

Download (106KB)
5.

Download (175KB)
6.

Download (1MB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».