Properties of palladium-phosphorus catalysts supported on HZSM-5 zeolite in the direct synthesis of hydrogen peroxide
- Authors: Belykh L.B.1, Skripov N.I.1, Milenkaya E.A.1, Kornaukhova T.A.1, Sterenchuk T.P.1, Stepanova Y.K.1, Schmidt F.K.1
-
Affiliations:
- Irkutsk State University
- Issue: Vol 65, No 2 (2024)
- Pages: 173-187
- Section: ARTICLES
- URL: https://journals.rcsi.science/0453-8811/article/view/265004
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0453881124020067
- EDN: https://elibrary.ru/DWSCFR
- ID: 265004
Cite item
Abstract
The properties of Pd/HZSM-5 and Pd–nP/HZSM-5 catalysts in direct synthesis and side processes of decomposition and hydrogenation of H2O2 under mild conditions in ethanol and aqueous-ethanol medium in the presence of an acid inhibitor were studied. Using HR-TEM, XRD and ICP MS methods, it was shown that as a result of modification with phosphorus, X-ray amorphous highly dispersed systems are formed, which represent structurally disordered solid solutions of phosphorus in palladium. The main reasons for the promoting effect of phosphorus on the yield of H2O2 are considered. It has been established that, along with phosphorus and acid modifiers, the use of a zeolite support in the H-form favors the inhibition of the side process of H2O2 decomposition.
Keywords
About the authors
L. B. Belykh
Irkutsk State University
Author for correspondence.
Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003
N. I. Skripov
Irkutsk State University
Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003
E. A. Milenkaya
Irkutsk State University
Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003
T. A. Kornaukhova
Irkutsk State University
Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003
T. P. Sterenchuk
Irkutsk State University
Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003
Yu. K. Stepanova
Irkutsk State University
Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003
F. K. Schmidt
Irkutsk State University
Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003
References
- Brehm J., Lewis R.J., Morgan D.J., Davies T.E., Hutchings G.J. // Catal. Lett. 2022. V. 152. P. 254.
- Menegazzo F., Signoretto M., Ghedini E., Strukul G. // Catalysts. 2019. V. 9. № 3. P. 251.
- Blanco-Brieva G., Desmedt F., Miquel P., Campos-Martin J.M., Fierro J.L.G. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 796.
- Ranganathan S., Sieber V. // Catalysts. 2018. V. 8. № 9. P. 379.
- Мухортова Л.И., Ефимов Ю.Т., Глушков И.В., Константинова. Т.Г. Химия и технология пероксида водорода: учебное пособие. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2020. 104 с.
- Liang J., Wang F., Li W., Zhang J., Guo C.-L. // Mol. Catal. 2022. V. 524. 112264.
- Lewis R.J., Koy M., Macino M., Das M., Carter J.H., Morgan D.J., Davies T.E., Ernst J.B., Freakley S.J., Glorius F., Hutchings G.J. // J. Am. Chem. Soc. 2022. V. 144. P. 15431.
- Campos-Martin J.M., Blanco-Brieva G., Fierro G. // Angew. Chem. Int. Ed. 2006. V. 45. № 42. P. 6962.
- Lewis J., Hutchings G.J. // ChemCatChem. 2019. V. 11. P. 298.
- Gemo B.N., Salmi T., Biasi P. // React. Chem. Eng. 2016. V. 1. P. 300.
- Barnes A., Lewis R.J., Morgan D.J., Davies T.E., Hutchings G.J. // Catal. Sci. Technol. 2022. V. 12. P. 1986.
- Han G.-H., Lee S.-H., Hwang S.-Y., Lee K.-Y. // Adv. Energy Mater. 2021. 2003121.
- Liu Y., McCue A.J., Li D. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 9102.
- Ван Я., Нуждин А.Л., Шаманаев И.В., Бухтиярова Г.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 6. С. 743.
- Журенок А.В., Марковская Д.В., Потапенко К.О., Черепанова С.В., Сараев А.А., Герасимов Е.Ю., Козлова Е.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 294.
- Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Milenkaya E.A., Kornaukhova T.A., Schmidt F.K. // Appl. Catal. A: Gen. 2023. V. 664. 119330.
- Белых Л.Б., Скрипов Н.И., Стеренчук Т.П., Акимов В.В., Таусон В.Л., Лихацкий М.Н., Миленькая Е.А., Корнаухова Т.А., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2023. T. 64. № 6. C. 749. (Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Akimov V.V., Tauson V.L., Likhatski M.N., Milenkaya E.A., Kornaukhova T.A., Schmidt F.K. // Kinet. Catal.2023. V. 64. No. 6. P. 804.)
- Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Москва: Мир, 1976. 572 с. (Gordon A.J., Ford R.A. The Chemist’s Companion. New-York: Wiley & Sons, 1972.)
- Armarego W.L.F., Christina L.L.C. Purification of laboratory chemicals. 6th Еdition. Elsevier, 2009. 760 р.
- Matthews J.C., Nashua N.H., Wood L.L. USA Patent 3,474,464, 1969.
- Sandri F., Danieli M., Zecca M., Centomo P. // ChemCatChem. 2021. V. 13. P. 2653.
- Белых Л.Б., Скрипов Н.И., Белоногова Л.Н., Уманец В.А., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 1. С. 47. (Belykh L.B., Skripov N.I., Belonogova, L.N., Umanets, V.A., Schmidt F.K. // Kinet. Catal. 2010. V. 51. No. 1. P. 42.)
- Скрипов Н.И., Белых Л.Б., Белоногова Л.Н., Уманец В.А., Рыжкович Е.Н., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 5. С. 739. (Skripov N.I., Belykh L.B., Belonogova, L.N., Umanets, V.A., Ryzhkovich E.N., Schmidt F.K. // Kinet. Catal. 2010. V. 51. No. 5. P. 714.)
- Белых Л.Б., Скрипов Н.И., Белоногова Л.Н., Рохин А.В., Шмидт Ф.К. // ЖОХ. 2009. Т. 79. № 1. С. 94. (Belykh L.B., Skripov N.I., Belonogova, L.N., Rokhin A.V., Schmidt F.K. // Russ. J. Gen. Chem. 2009. V. 79. No. 1. P. 92.)
- Николаев С.А., Занавескин Л.Н., Смирнов В.В., Аверьянов В.А., Занавескин К.Л. // Успехи химии. 2009. Т. 78. № 3. С. 248. (Nikolaev S.A., Zanaveskin L.N., Smirnov V.V., Averyanov V.A., Zanaveskin K.L. // Russ. Chem. Rev. 2009. V. 78. P. 231.)
- Белых Л.Б., Стеренчук Т.П., Скрипов Н.И., Акимов В.В., Таусон В.Л., Романченко А.С., Гвоздовская К.Л., Санжиева С.Б., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 6. С. 788. (Belykh L.B., Sterenchuk T.P., Skripov N.I., Akimov V.V., Tauson V.L., Romanchenko A.S., Gvozdovskaya K.L., Sanzhieva S.B., Shmidt F.K. // Kinet. Catal. 2019. V. 60. No. 6. P. 808.)
- Белых Л.Б., Скрипов Н.И., Стеренчук Т.П., Акимов В.В., Таусон В.Л., Шмидт Ф.К. // ЖОХ. 2016. Т. 86. № 9. С. 1454. (Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Akimov V.V., Tauson V.L., Schmidt F.K. // Russ. J. Gen. Chem. 2016. V. 86. No. 9. P. 2022.)
- Shi Y., Elnabawy A.O., Gilroy K.D., Hood Z.D., Chen R., Wang C., Mavrikakis M., Xia Y. // ChemCatChem. 2022. V. 14. № 16. e202200475.
- Cao K., Yang H., Bai S., Xu Y., Yang C., Wu Y., Xie M., Cheng T., Shao Q., Huang X. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 1106.
- Jeong H.E., Kim S., Seo M.-G., Lee D.-W., Lee K.-Y. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2016. V. 420. P. 88.
- Wilson N.M., Flaherty D.W. // J. Am. Chem. Soc. 2016. V. 138. P. 574.
- Tian P., Ouyang L., Xu X., Ao C., Xu X., Si R., Shen X., Lin M., Xu J., Han Y.-F. // J. Catal. 2017. V. 349. P. 30.
- Chen L., Medlin J.W., Gronbeck H. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 2735.
- Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Akimov V.V., Tauson V.L., Milenkaya E.A., Schmidt F.K. // Eur. J. Inorg. Chem. 2021. V. 44. P. 4586.
- Clausen B.S., Topsoe H., Frahm R. // Adv. Catal. 1998. V. 42. P. 315.
- Deschner B.J., Doronkin D.E., Sheppard T.L., Zimina A., Grunwaldt A., Dittmeyer R. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. P. 3451.
- Flanagan B.T.B., Biehl G.E., Clewley J.D., Kundqvist S., Anderson Y. // J.C.S. Faraday I. 1980. V. 76. P. 196.
- Белых Л.Б., Скрипов Н.И, Акимов В.В., Таусон В.Л., Степанова Т.П., Шмидт Ф.К. // ЖОХ. 2013. Т. 83. № 12. С. 1974. (Belykh L.B., Skripov N.I., Akimov V.V., Tauson V.L., Stepanova T.P., Schmidt F.K. // Russ. J. Gen. Chem. 2013. V. 83. No. 12. P. 2260.)
- Ott L.S., Finke R.G. // Coord. Chem. Rev. 2007. V. 251. P. 1075.
- Han G.-H., Lee S.-H., Hwang S.-Y., Lee K.-Y. // Adv. Energy Mater. 2021. 2003121.
- Hu B., Deng W., Li R., Zhang Q., Wang Y., Delplanque-Janssens F., Paul F., Desmedt F., Miquel P. // J. Catal. 2014. V. 319. P. 15.
- Zhang J., Shao Q., Zhang Y., Bai S., Feng Y., Huang X. // Small. 2018. V. 14. 1703990.
- Liang W., Fu J., Chen H., Zhang X., Deng G. // Mater. Lett. 2021. V. 283. 128857.
- Richards T., Lewis R.J., Morgan D.J., Hutchings G.J. // Catal. Lett. 2023. V. 153. P. 32.