Высокоэффективное гидрирование гваякола на Ru/TiO2, полученном с применением рутенийсилоксанового олигомера

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Методом нанесения рутенийсилоксанового олигомера на поверхность наноразмерного оксида титана(IV) получены Ru-содержащие катализаторы. Физико-химические свойства катализаторов исследованы методами рентгеновской фотоэлектронной микроскопии (РФЭС), рентгенофазового анализа (РФА), растровой (РЭМ) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), методом низкотемпературной адсорбции азота, термопрограммируемого восстановления водородом (ТПВ-H2). Катализаторы испытаны в реакции гидрирования гваякола в додекане при температурах 150–250°C и давлении водорода 5 МПа. Показано, что катализатор, полученный из рутенийсилоксана, обладает более высокой активностью в гидрировании гваякола по сравнению с аналогом, полученным из хлорида рутения.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Алексей Александрович Садовников

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Author for correspondence.
Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3574-0039
Russian Federation, Москва, 119991

Евгений Русланович Наранов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3815-9565

к. х. н.

Russian Federation, Москва, 119991

Рикардо Артурович Родригес Пинеда

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0009-0001-2744-2242
Russian Federation, Москва, 119991

Александр Николаевич Тарасенков

Институт синтетических полимерных материалов им. Н. С. Ениколопова РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-0723-2771

к. х. н.

Russian Federation, Москва, 117393

Азиз Мансурович Музафаров

Институт синтетических полимерных материалов им. Н. С. Ениколопова РАН; Институт элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3050-3253

д. х. н., академик РАН

Russian Federation, Москва, 117393; Москва, 119334

Антон Львович Максимов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9297-4950

д. х. н., академик РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, химический факультет

Russian Federation, Москва, 119991; Москва, 119991

References

  1. Vispute T.P., Zhang H., Sanna A., Xiao R., Huber G.W. Renewable chemical commodity feedstocks from integrated catalytic processing of pyrolysis oils // Science. 2010. V. 330, № 6008. P. 1222–1227. https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science. 1194218
  2. Stöcker M. Biofuels and biomass‐to‐liquid fuels in the biorefinery: catalytic conversion of lignocellulosic biomass using porous materials // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47, № 48. P. 9200–9211. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.200801476
  3. Mohan D., Pittman Jr. C.U., Steele P.H. Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: A critical review // Energy Fuels. 2006. V. 20, № 3. P. 848–889. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef0502397
  4. Bridgwater A.V., Peacocke G.V.C. Fast pyrolysis processes for biomass // Renew. Sustain. Energy Rev. 2000. V. 4, № 1. P. 1–73. https://dx.doi.org/10.1016/S1364-0321(99)00007-6
  5. Huber G.W., Iborra S., Corma A. Synthesis of transportation fuels from biomass: Chemistry, catalysts, and engineering // Chem. Rev. 2006. V. 106, № 9. P. 4044–4098. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/cr068360d
  6. Наранов Е.Р., Дементьев К.И., Герзелиев И.М., Колесниченко Н.В., Ролдугина Е.А., Максимов А.Л. Роль цеолитного катализа в современной нефтепереработке: вклад отечественных разработок // Cовременные молекулярные сита. 2019. Т. 1, № 1. С. 3–11. [Naranov E.R., Dement’ev K.I., Gerzeliev I.M., Kolesnichenko N.V., Roldugina E.A., Maksimov A.L. The role of zeolite catalysis in modern petroleum refining: Contribution from domestic technologies // Petrol. Chem. 2019. V. 59. P. 247‒261. https://doi.org/10.1134/S0965544119030101]
  7. Su J., Li T., Luo G., Zhang Y., Naranov E.R., Wang K. Co-hydropyrolysis of pine and HDPE over bimetallic catalysts: Efficient BTEX production and process mechanism analysis // Fuel Process. Technol. 2023. V. 249. ID107845. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2023.107845
  8. Naranov E.R., Sadovnikov A.A., Arapova O.V., Bugaev A.L., Usoltsev O.A., Gorbunov D.N., Russo V., Murzin D.Y., Maximov A.L. Mechanistic insights on Ru nanoparticle in situ formation during hydrodeoxygenation of lignin-derived substances to hydrocarbons // Catal. Sci. Technol. 2023. V. 13, № 5. P. 1571–1583. https://doi.org/10.1039/D2CY01127A
  9. Hu X., Gholizadeh M. Progress of the applications of bio-oil // Renew. Sustain. Energy Rev. 2020. V. 134. ID110124. https://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2020.110124
  10. Pinheiro Pires A.P., Arauzo J., Fonts I., Domine M.E., Fernández Arroyo A., Garcia-Perez M.E., Montoya J., Chejne F., Pfromm P., Garcia-Perez M. Challenges and opportunities for bio-oil refining: A review // Energy Fuels. 2019. V. 33, № 6. P. 4683–4720. https://dx.doi.org/10.1021/acs.energyfuels.9b00039
  11. Sharifzadeh M., Sadeqzadeh M., Guo M., Borhani T.N., Murthy Konda N.V.S.N., Garcia M.C., Wang L., Hallett J., Shah N. The multi-scale challenges of biomass fast pyrolysis and bio-oil upgrading: Review of the state of art and future research directions // Prog. Energy Combust. Sci. 2019. V. 71. P. 1–80. https://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2018.10.006
  12. Wang Y., Akbarzadeh A., Chong L., Du J., Tahir N., Kumar Awasthi M. Catalytic pyrolysis of lignocellulosic biomass for bio-oil production: A review // Chemosphere. 2022. V. 297. ID134181. https://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134181
  13. Yang Z., Kumar A., Huhnke R.L. Review of recent developments to improve storage and transportation stability of bio-oil // Renew. Sustain. Energy Rev. 2015. V. 50. P. 859–870. https://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.05.025
  14. Valle B., Remiro A., García-Gómez N., Gayubo A.G., Bilbao J. Recent research progress on bio‐oil conversion into bio‐fuels and raw chemicals: a review // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2018. V. 94, № 3. P. 670–689. https://dx.doi.org/10.1002/jctb.5758
  15. Saber M., Nakhshiniev B., Yoshikawa K. A review of production and upgrading of algal bio-oil // Renew. Sustain. Energy Rev. 2016. V. 58. P. 918–930. https://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.342
  16. Naranov E., Sadovnikov A., Arapova O., Kuchinskaya T., Usoltsev O., Bugaev A., Janssens K., de Vos D., Maximov A. The in-situ formation of supported hydrous ruthenium oxide in aqueous phase during HDO of lignin-derived fractions // Appl. Catal. B: Environ. 2023. V. 334. ID122861. https://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122861
  17. Wan S., Pham T., Zhang S., Lobban L., Resasco D., Mallinson R. Direct catalytic upgrading of biomass pyrolysis vapors by a dual function Ru/TiO2 catalyst // AIChE J. 2013. V. 59, № 7. P. 2275–2285. https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/ 10.1002/aic.14038
  18. Boonyasuwat S., Omotoso T., Resasco D.E., Crossley S.P. Conversion of guaiacol over supported Ru catalysts // Catal. Lett. 2013. V. 143, № 8. P. 783–791. https://dx.doi.org/10.1007/s10562-013-1033-3
  19. Shu R., Lin B., Zhang J., Wang C., Yang Z., Chen Y. Efficient catalytic hydrodeoxygenation of phenolic compounds and bio-oil over highly dispersed Ru/TiO2 // Fuel Process. Technol. 2019. V. 184. P. 12–18. https://dx.doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.11.004
  20. Glotov A., Novikov A., Stavitskaya A., Nedolivko V., Kopitsyn D., Kuchierskaya A., Ivanov E., Stytsenko V., Vinokurov V., Lvov Y. Nanoreactors based on hydrophobized tubular aluminosilicates decorated with ruthenium: Highly active and stable catalysts for aromatics hydrogenation // Catal. Today. 2021. V. 378. P. 33–42. https://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2020.10.001
  21. Садовников А.А., Наранов Е.Р., Судьин В.В., Тарасенков А.Н., Музафаров А.М., Максимов А.Л. Получение и фотокаталитические свойства допированного рутением диоксида титана // Нефтехимия. 2025. Т. 65. № 1. С. 44–54. EDN: LKWPTO https://dx.doi.org/10.31857/S0028242125010041
  22. Zhou J., Gao Z., Xiang G., Zhai T., Liu Z., Zhao W., Liang X., Wang L. Interfacial compatibility critically controls Ru/TiO2 metal-support interaction modes in CO2 hydrogenation // Nat. Commun. 2022. V. 13. ID327. https://doi.org/10.1038/s41467-021-27910-4

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diffraction patterns of the samples of the initial nanosized TiO2, Ru-Sil/TiO2 and Ru-Cl/TiO2.

Download (123KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. XPS spectra of Ru-Sil/TiO2 and Ru-Cl/TiO2 catalysts: (a) C1s + Ru3d, (b) O1s, (c) Si2p and Cl2p.

Download (241KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Micrographs obtained using SEM and TEM: for the Ru-Sil/TiO2 catalyst (a, b, c); for the Ru-Cl/TiO2 catalyst (d).

Download (340KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. TPR-H2 profiles for Ru-Sil/TiO2 and Ru-Cl/TiO2 samples.

Download (82KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Scheme of the hydrogenation reaction of guaiacol.

Download (57KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence of conversion and selectivity of guaiacol hydrogenation products at a temperature of 150–250°C, 5 MPa, 1 h for the Ru-Sil/TiO2 catalyst.

Download (261KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences