Катализаторы на основе пористых каркасных полимеров со структурой uio-66, модифицированные оловом
ВведениеПроцессы получения ценных продуктов, таких как бифункциональные органические кислоты, при переработке биомассы являются актуальным направлением каталитической химии сегодня.
Глицерин является побочным продуктом при производстве биодизеля и представляет собой потенциально недорогое сырье для получения более дорогостоящий продуктов, таких как дигидроксиацетон. Области применения дигидроксиацетона значительно меньше, чем у продукта изомеризации дигидроксиацетона – молочной кислоты.
Процесс изомеризации дигидроксиацетона в молочную кислоту вызывает интерес в связи с обширной областью применения данного продукта в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности, а также для получения биоразлогаемых полимеров. Однако, изомеризация дегидроксиацетона в молочную кислоту является сложным процессом, требующий использования катализаторов для достижения более высокого выхода и селективности.
Содержание
Введение 4
1 Литературный обзор 6
1.1 Молочная кислота: способы получения, свойства 6
1.2 Гетерогенные катализаторы переработки бивозобнавляемого сырья 7
1.3 Катализаторы на основе МОКП и их основные характеристики 9
2 Экспериментальная часть 16
2.1 Материалы 16
2.2 Методики приготовления образцов композитных катализаторов 16
2.2.1 Синтез UiO-66 16
2.2.2 Методика приготовления композитов состава SnO2/UiO-66-1/1 и SnO2/UiO-66-2/1 16
2.2.3 Методика синтеза модифицированного Sn-UiO-66 17
2.3 Физико-химический методы исследования катализаторов 17
2.4 Определение кислотных свойств поверхности методом температурно-программированной десорбции аммиака 18
2.5 Методика определения каталитических свойств приготовленных образцов 18
3 Результаты и обсуждение 20
3.1 Композиты состава UiO-66-Sn- 1/1, UiO-66-Sn- 2/1 20
3.1.1 Фазовый анализ 20
3.1.2 Текстурные характеристики синтезированных композитов UiO-66-Sn 1/1 и UiO-66-Sn 2/1 21
3.1.3 Результаты исследования морфологии образцов первой серии методом растровой электронной микроскопии 24
3.2 МОКП UiO-66, модифицированные оловом 26
3.2.1 Фазовый анализ синтезированных образцов МОКП Sn-UiO-66 26
3.2.2 Текстурные характеристики синтезированных образцов МОКП Sn-UiO-66 28
3.2.3 Результаты растровой электронной микроскопии образца Sn-UiO-66-5 31
3.2.4 Определение кислотных свойств поверхности методом температурно-программированной десорбции аммиака 32
3.2.5 Результаты термогравиметрического анализа образца UiO-66-Sn-1/1 и Sn-UiO-66-4 33
3.3 Каталитические свойства композитных образцов UiO-66-Sn/Ox и модифицированных Sn-UiO-66 35
Заключение 37
Список используемой литературы 38
Abedi E., Hashemi S. M. B. Lactic acid production–producing microorganisms and substrates sources-state of art //Heliyon. – 2020. – Т. 6. – №. 10. – С. e04974.
Zhang Y., Yoshida M., Vadlani P. V. Biosynthesis of D-lactic acid from lignocellulosic biomass //Biotechnology letters. – 2018. – Т. 40. – С. 1167-1179.
Wang C., Cui Y., Qu X. Identification of proteins regulated by acid adaptation related two component system HPK1/RR1 in Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus //Archives of microbiology. – 2018. – Т. 200. – С. 1381-1393.
Moon S. I. et al. Melt/solid polycondensation of L-lactic acid: an alternative route to poly (L-lactic acid) with high molecular weight //Polymer. – 2001. – Т. 42. – №. 11. – С. 5059-5062.
Antal Jr M. J., Mok W. S. L., Richards G. N. Mechanism of formation of 5-(hydroxymethyl)-2-furaldehyde from D-fructose and sucrose //Carbohydrate research. – 1990. – Т. 199. – №. 1. – С. 91-109.
Kishida H. et al. Formation of lactic acid from glycolaldehyde by alkaline hydrothermal reaction //Carbohydrate research. – 2006. – Т. 341. – №. 15. – С. 2619-2623.
Bicker M. et al. Catalytical conversion of carbohydrates in subcritical water: A new chemical process for lactic acid production //Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. – 2005. – Т. 239. – №. 1-2. – С. 151-157.
Hayashi Y., Sasaki Y. Tin-catalyzed conversion of trioses to alkyl lactates in alcohol solution //Chemical communications. – 2005. – №. 21. – С. 2716-2718.
Kruger J. S. et al. Elucidating the roles of zeolite H-BEA in aqueous-phase fructose dehydration and HMF rehydration //Acs Catalysis. – 2013. – Т. 3. – №. 6. – С. 1279-1291.
Taarning E. et al. Zeolite‐catalyzed isomerization of triose sugars //ChemSusChem: Chemistry & Sustainability Energy & Materials. – 2009. – Т. 2. – №. 7. – С. 625-627.
Dapsens P. Y., Mondelli C., Pérez‐Ramírez J. Highly selective Lewis acid sites in desilicated MFI zeolites for dihydroxyacetone isomerization to lactic acid //ChemSusChem. – 2013. – Т. 6. – №. 5. – С. 831-839.
Farrusseng D., Aguado S., Pinel C. Metal–organic frameworks: opportunities for catalysis //Angewandte Chemie International Edition. – 2009. – Т. 48. – №. 41. – С. 7502-7513.
García-García P., Müller M., Corma A. MOF catalysis in relation to their homogeneous counterparts and conventional solid catalysts //Chemical Science. – 2014. – Т. 5. – №. 8. – С. 2979-3007
Gascon J. et al. Metal organic framework catalysis: Quo vadis? //Acs Catalysis. – 2014. – Т. 4. – №. 2. – С. 361-378.
Liu J. et al. Applications of metal–organic frameworks in heterogeneous supramolecular catalysis //Chemical Society Reviews. – 2014. – Т. 43. – №. 16. – С. 6011-6061
Zhu L. et al. Metal–organic frameworks for heterogeneous basic catalysis //Chemical reviews. – 2017. – Т. 117. – №. 12. – С. 8129-8176.
Huang Y. B. et al. Multifunctional metal–organic framework catalysts: synergistic catalysis and tandem reactions //Chemical Society Reviews. – 2017. – Т. 46. – №. 1. – С. 126-157.
Chughtai A. H. et al. Metal–organic frameworks: versatile heterogeneous catalysts for efficient catalytic organic transformations //Chemical Society Reviews. – 2015. – Т. 44. – №. 19. – С. 6804-6849.
Zhou H. C., Long J. R., Yaghi O. M. Introduction to metal–organic frameworks //Chemical reviews. – 2012. – Т. 112. – №. 2. – С. 673-674.
Férey G. Hybrid porous solids: past, present, future //Chemical Society Reviews. – 2008. – Т. 37. – №. 1. – С. 191-214.
Соответствующая гидрофильная и годрофобная природа пор, которая облегчает «распознавание» и транспортировку молекул реактивов и продуктов.
Многофункциональная микросреда для реализации синергетического катализа.
Простое разделение и восстановление для долгосрочного использования.
Присутствие координационных центров металлов в каркасах МОКП может способствовать широкому кругу органических реакций, в частности, имеющих отношение к конверсии биомассы [, ]. Кроме того, благодаря универсальности синтеза и их структурному и композиционному разнообразию МОКП имеют репутацию экологически чистых альтернатив катализу [].
Однако полная реализация потенциала этих каталитических материалов часто ограничивается дефицитом функциональных центров каркаса МОКП [].