Effective Catalysts Based on Palladium-Phosphorus Particles for Hydrogen Peroxide Production by the Anthrahquinone Method

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The properties of Pd–P catalysts supported on ZSM-5 zeolite in H- and Na-forms in the hydrogenation of 2-ethyl-9,10-anthraquinone under mild conditions were studied. The size and phase composition of Pd–P particles were determined using transmission electron microscopy and X-ray powder diffraction analysis. The promoting effect of phosphorus on the dispersion of palladium catalysts and the yield of H2O2 has been established. The influence of the decationized form of the zeolite support on the properties of palladium catalysts in the hydrogenation of 2-ethyl-9,10-anthraquinone was considered. It was shown that the deposition of Pd on HZSM-5 zeolite increases the contribution of 2-ethyl-9,10-anthrahydroquinone hydrogenolysis, reducing the yield of H2O2. Modification of palladium catalysts with phosphorus significantly suppresses both side processes: saturation of aromatic rings and hydrogenolysis of the C–OH bond of 2-ethyl-9,10-anthrahydroquinone. With an increase in the P:Pd ratio from 0 to 1.0, the yield of H2O2 increases from 72–77 to 92–99%. The main reasons for the promoting effect of phosphorus are discussed.

About the authors

L. B. Belykh

Irkutsk State University

Author for correspondence.
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

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

A. A. Maltsev

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

  1. Menegazzo F., Signoretto M., Ghedini E., Strukul G. // Catalyst. 2019. V. 9. № 3. P. 251.
  2. Ranganathan S., Sieber V. // Catal. 2018. V. 8. № 9. P. 379.
  3. 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.
  4. Liang J., Wang F., Li W., Zhang J., Guo C.-L. // Mol. Catal. 2022. V. 524. Art. 112264.
  5. Campos-Martin J.M., Blanco-Brieva G., Fierro J.L. // Angew. Chem. Int. Ed. 2006. V. 45. № 42. P. 6962.
  6. Стеренчук Т.П., Белых Л. Б., Скрипов Н.И., Санжиева С.Б., Гвоздовская К.Л., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 3. С. 286. (Sterenchuk T. P., Belykh L. B., Skripov N. I., Sanzhieva S.B., Gvozdovskaya K. L., Schmidt F. K. // Kinetics and Catalysis. 2018. V. 59. No. 5. P. 585.)
  7. Drelinkiewicz A., Waksmundzka-Gora A. // J. Mol. Catal. A. Chem. 2006. V. 246. P. 167
  8. Petr J., Kurc L., Belohlav Z., Cervený L. // Chem. Eng. Process. 2004. V. 43. P. 887.
  9. Priyadarshini P., Ricciardulli T., Adams J.S., Yun Y. S., Flaherty D.W. // J. Catal. 2021. V. 399. P. 24.
  10. Paunovic V., Ordomsky V.V., Sushkevich V.L., Schouten J.C., Nijhuis T.A. // ChemCatChem. 2015. V. 7. P. 1161.
  11. Bi R., Wang Q., Miao C., Feng J., Li D. // Catal. Lett. 2019. V. 149. P. 1286.
  12. Ingle A.A., Ansari S.Z., Shende D.Z., Wasewar K.L., Pandit A.B. // Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2022. V. 29. № 57. P. 86468.
  13. Zhang J., Gao K., Wang S., Li, W., Han Y. // RSC Adv. 2017. V. 7. № 11. P. 6447.
  14. Yuan E., Wu C., Hou X., Dou M., Liu G., Li G., Wang L. // J. Catal. 2017. V. 347. P. 79.
  15. Han Y., He Z., Wang S., Li W., Zhang J. // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5. P. 2630.
  16. Ferrin P., Kandoi S., Nilekar A.U., Mavrikakis M. // Surf. Sci. 2012. V. 606. № 7. P. 679.
  17. Li W., Wang F., Zhang X., Sun M., Hu J., Zhai Y., Lv G. // Appl. Catal. A: Gen. 2021. V. 619. Art. 118124.
  18. Li X, Su H, Ren G, Wang S. // Appl. Catal. A: Gen. 2016. V. 517. P. 168.
  19. Liu Y., McCue A.J., Li D. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 9102.
  20. Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Kornaukhova T.A., Milenkaya E.A., Schmidt F.K. // Mol. Catal. 2022. V. 528. Art. 112509.
  21. 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. Т. 64. № 6. С. 749.
  22. Li D., Su H., Yan H., Yang X., Zhou J., Wang S. // Catal. 2022. V. 12. P. 1156.
  23. Li A., Wang Y. H., Ren J., Zhang J. L., Li W., Guo C.L. // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 593. Art. 117422.
  24. Wu Z.-Y., Nan H., Shen S.-C., Chen M.-X., Liang H.-W., Huang C.-Q., Yao T., Chu S.-Q., Li W.-X., Yu S.-H. // CCS Chem. 2022. V. 4. P. 3051.
  25. 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. № 6. P. 805.)
  26. Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Akimov V.V., Tauson V.L., Savanovich T.A., Schmidt F.K. // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 589. Art. 117293.
  27. 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.
  28. 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.)
  29. Matthews J.C., Nashua N.H., Wood L.L. USA Patent 3,474,464, 1969.
  30. Sandri F., Danieli M., Zecca M., Centomo P. // ChemCatChem. 2021. V. 13. P. 2653.
  31. Drelinkiewicz A., Waksmundzka-Gora A. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2006. V. 246. P. 167.
  32. Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия в 4 частях. Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. 544 с.
  33. Drelinkiewicz A., Laitinen R., Kangas R., Pursiainen J. // Appl. Catal. A: Gen. 2005. V. 284. P. 59.
  34. Kosydar R., Drelinkiewicz A., Lalik E., Gurgul J. // Appl. Catal. A: Gen. 2011. V. 402. P. 121.
  35. Drelinkiewicz A., Hasik M. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2001. V. 177. P. 149.
  36. Белых Л.Б., Миленькая Е.А., Скрипов Н.И., Корнаухова Т.А., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2024. В печати.
  37. 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. Art. 119330.
  38. 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. Т. 64. № 6. С. 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. № 6. P. 804.)
  39. 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., Smirnov V.V., Zanaveskin L.N., Zanaveskin, K.L., Averyanov V.A. // Russ. Chem. Rev. 2009. V. 78. № 3. P. 231.)
  40. Bi R., Wang Q., Miao C., Feng J., Li D. // Catal. Lett. 2019. V. 149. P. 1286.
  41. Zhang J., Gao K., Wang S., Lia W., Han Y. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 6447.
  42. Clausen B.S., Topsoe H., Frahm R. // Adv. Catal. 1998. V. 42. Р. 315.
  43. Fang J., Chen X., Liu B., Yan S., Qiao M., Li H., He H., Fan K. // J. Catal. 2005. V. 229 P. 97.
  44. Stojewski M., Kowalska J., Jurczakowski R. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 9. P. 3707.
  45. Kamachi T., Ogata T., E. Mori, K. Iura, N. Okuda, M. Nagata, K. Yoshizawa // J. Phys. Chem. C. 2015. V. 119. P. 8748.
  46. Maccarrone M.J., Lederhos C.R., Torres G., Betti C., Coloma-Pascual F., Quiroga M.E., Yori J.C. // Appl. Catal. A: Gen. 2012. V. 90. P. 441.
  47. Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Schmidt F.K. // Catal. Commun. 2020. V. 146. Art. 106124.
  48. Flanagan B.T.B., Biehl G.E., Clewley J.D., Kundqvist S., Anderson Y. // J.C.S. Faraday I. 1980. V. 76. P. 196
  49. Yuan E., Wang L., Zhang X., Feng R., Wu C., Li G. // ChemPhysChem. 2016. V. 17. P. 3974.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


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».