Введение 3
Глава 1. Литературный обзор 4
1.1 Пропиленгликоль и продукты его окисления: получение и применение 4
1.2 Катализаторы на основе соединений молибдена 7
Раздел 2. Экспериментальная часть 11
2.1. Методика приготовления катализаторов 11
2.2. Методы исследования катализаторов 11
2.2.1. Метод рентгенофазового анализа (РФА) 11
2.2.2. Температурно-программируемое восстановление (ТПВ) 12
2.2.3. Низкотемпературная адсорбция азота 12
2.3. Анализ продуктов каталитического окисления пропиленгликоля 12
2.4. Исследование каталитических свойств 13
Выводы 22
Список литературы 23
Исследование реакции окисления пропиленгликоля представляет большой интерес, как для науки, так и для промышленности, так как в результате образуется большое количество ценных органических соединений, таких как метилглиоксаль, гидроксиацетон, молочная и пировиноградная кислоты и др. Метилглиоксаль получил широкое распространение в различных областях промышленности, начиная с пищевой и заканчивая химической отраслью. Наибольшее значение метилглиоксаль имеет для медицины, где используется в качестве противоопухолевого препарата и применяется для изготовления протезов.
Как правило, катализаторами окислительных процессов являются соединения благородных металлов Ag, Au, Pt. Однако в литературе практически не приводится данных о применении в качестве катализаторов окисления пропиленгликоля соединений переходных металлов, например, соединений молибдена, которые проявляют высокую активность в различных процессах, в частности в реакциях окисления спиртов
Таким образом, цель настоящей работы - синтез нанесенных МоО3/ЗЮ2 катализаторов и определение влияния количества вводимого компонента на физико-химические и каталитические свойства.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. синтезировать катализаторы MoO3/SiO2 с различным
содержанием нанесенного компонента (3, 5, 7 и 10% масс.);
2. исследовать их фазовый состав, текстурные характеристики, реакционную способность синтезированных образцов в реакциях температурно-программированного восстановления водородом;
3. исследовать каталитические свойства синтезированных катализаторов в реакции окисления пропиленгликоля.
1. В настоящей работе методом пропитки по влагоемкости синтезированы нанесенные Мо-содержащие катализаторы с варьированием активного компонента (МоО3) от 3 до 10 % масс. Для приготовленных образцов исследован фазовый состав, текстурные характеристики, реакционная способность поверхности методом ТПВ Н2, а также определены их каталитические свойства в реакции каталитического окисления пропиленгликоля.
2. Методом РФА установлено, что на поверхности носителя - диоксида кремния - происходит образование активной кристаллической фазы состава MoO3. При этом с увеличением количества MoO3на поверхности носителя общая удельная поверхность катализаторов снижается; образцы преимущественно имеют поры объемом 22-30 нм, чему соответствует петля гистерезиса на изотермах адсорбции-десорбции.
3. Методом ТПВ-Н2 в диапазоне температур 300-750 оС установлено, что на поверхности нанесенных катализаторов происходит восстановление оксида молибдена (VI) до оксида молибдена (IV), с дальнейшим восстановлением до Mo4O11. С увеличением содержания активного компонента укрупняется размер частиц МоО3.
4. Установлено, что количество нанесенного компонента практически не влияет на конверсию пропиленгликоля в реакции окисления пропиленгликоля. Максимальные результаты селективности по метилглиоксалю (11 %) при 400 °С были получены на катализаторе 5MoO3/SiO2, при этом селективность по побочному продукту - формальдегиду - минимальна, что свидетельствует о протекании реакции окисления пропиленгликоля без разрыва С-С связи. Уменьшение размеров частиц МоО3 благоприятно влияет на селективное окисление пропиленгликоля в метилглиоксаль.
