«Proceedings of Gubkin University»

РARTIAL OXIDATION OF N-BUTANOL INVOLVING LOW-TEMPERATURE SINGLET OXYGEN ON VANADIUM AND MOLYBDENUM OXIDES

UDC: 541.128
DOI: -

Authors:

¹ Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University)

Keywords: singlet oxygen, emission of singlet oxygen, vanadium-molybdenum catalysts, partial oxidation of n-butanol, peroxide groups

Annotation:

Surface emission of the low-temperature singlet oxygen (¹D_gO₂) from the solid solutions of transition metal oxides with the хV₂O₅×уMoO₃ composition was detected and explored. Thereby it was shown that the temperature interval in which low-temperature emission of the singlet oxygen was obsereved, and its amount depend on the composition of solid solutions. The ability to regenerate emission centers of ¹D_gO₂ after re-adsorption of molecular oxygen by the catalyst surface was discovered. The relation between the ability of хV₂O₅×MoO₃ to generate ¹D_gO₂ and the catalytic activity of this system in the partial oxidation of n-butanol with molecular oxygen was determined and the probable routes of this process were described. It was suggested that the emission ¹D_gO₂ is connected with thermal decomposition of peroxide groups.

Bibliography:

1. Соболев В.И., Данилевич Е.В., Колтунов К.Ю. Роль ванадиевых форм в процессе селективного окисления этанола на катализаторах V₂O₅/TiO₂//Кинетика и катализ. — 2013. — Т. 54. — № 6. — С. 771-775.
2. Бескопыльный А.М., Пай З.П., Попов Ю.В., Тучапская Д.П. Каталитическое окисление первичных алифатических спиртов пероксидом водорода//В мире научных открытий. — 2010. — № 4-15. — С. 20-21.
3. Levitsky M.M., Bilyachenko A.N., Shulpin G.B. Oxidation of  C-H compounds with peroxides catalyzed by polynuclear transition metal complexes. Journal of Organometallic Chemistry, 2017, in press.
4. Патент РФ № 2301790, 2007. Способ окисления органических соединений в присут-ствии пероксида водорода (варианты)/Е.В. Кузнецова, Л.А. Вострикова, О.А. Махоткина, Д.В. Козлов; патентообладатель Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН.
5. Mingzhou Wu, Wangcheng Zhan, Yanglong Guo, Yun Guo, Yunsong Wang, Li Wang, Guanzhong Lu. An effective Mn-Co mixed oxide catalyst for the solvent-free selective oxidation of cyclohexane with molecular oxygen. Applied Catalysis A: General. — 2016. — Vol. 523. — P. 97–106.
6. Соболев В.И., Колтунов К.Ю. Селективное газофазное окисление этанола молекуляр-ным кислородом на оксидных и золотосодержащих катализаторах//Катализ в химической и нефтехимической промышленности. — 2012. — № 3. — С. 20–25.
7. Luis G. Possato, Wellington H. Cassinelli, Camilo I. Meyer, Teresita Garetto, Sandra H. Pulcinelli, Celso V. Santilli, Leandro Martins. Thermal treatments of precursors of molybdenum and vanadium oxides and the formed Mo_xV_yO_z phases active in the oxydehydration of glycerol//Applied Catalysis A: General. — 2017. — Vol. 532. — P. 1–11.
8. Alessandro Chieregato, Jose M. Lopez Nieto, Fabrizio Cavani. Mixed-oxide catalysts with vanadium as the key element for gas-phase reactions//Coordination Chemistry Reviews. — 2015. — Vol. 301–302. — P. 3–23.
9. Соболев В.И., Колтунов К.Ю. Газофазное окисление спиртов молекулярным кислородом на катализаторе Au/TiO₂. Роль активных кислородных форм//Кинетика и катализ. — 2015. — Т. 56. — № 3. — С. 342–345.
10. Li X., Iglesia E. Selective catalytic oxidation of ethanol to acetic acid on dispersed Mo-V-Nb mixed oxides. Chem. Eur. J. — 2007. — Vol. 13. — P. 9324–9330.
11. Патент РФ № 2462307, 2012. Катализатор и способ получения уксусной кислоты или смеси уксусной кислоты и этилацетата/В.И. Соболев, К.Ю. Колтунов, Т.В. Андрушкевич, Г.Я. Попова, В.Н. Пармон; патентообладатель Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН.
12. Iwamoto M., Lunsford J.H. Oxidation of alkanes and alkenes by O₂ on MgO. J. Phys. Chem. — 1980. — Vol. 84. — 3079 р.
13. Che M., Tench A.J. Characterization and Reactivity of Mononuclear Oxygen Species on Oxide Surfaces//Advances in Catalysis. — 1982. — Vol. 31. — 77 р.
14. Che M., Tench A.J. Characterization and Reactivity of Molecular Oxygen Species on Oxide Surfaces. Advances in Catalysis. — 1983. — Vol. 32. — 1 р.
15. Sobolev V.I., Koltunov K.Yu. Catalytic Epoxidation of Propylene with CO/O₂ over Au/TiO₂. Applied Catalysis A. — 2014. — Vol. 476. — 197 р.
16. Завьялов С.А., Мясников И.А., Завьялова Л.М. Термическое образование и эмиссия синглетного кислорода с поверхности пятиокиси ванадия//Журнал физ. химии. — 1984. — Т. 58. — C. 1532–1534.
17. Вишнецкая М.В., Емельянов А.Н., Щербаков Н.В. и др. Роль синглетного кислорода в превращениях углеводородов на цеолитах//Журнал физ. химии. — 2004. — Т. 78. — 2152 с.
18. Romanov A.N., Rufov Y.N., Korchak V.N. Thermal Generation of Singlet Oxygen on ZSM-5 Zeolite. Mendeleev Commun. — 2000. — Vol. 10, no. 3. — 116 р.
19. Матросова О.В., Руфов Ю.Н., Вишнецкая М.В. Оксиды переходных металлов: низкотемпературная эмиссия синглетного кислорода//Журнал физ. химии. — 2010. — Т. 84. — № 12. — С. 2387–2389.
20. Матросова О.В., Вишнецкая М.В. Окисление сульфитов на ванадий-молибденовых оксидах//Журнал физ. химии. — 2014. — Т. 88. — № 1. — С. 27–31.
21. Вольнов И.И. Пероксокомплексы хрома, молибдена, вольфрама. — М.: Наука, 1989. —175 с.
22. Abu Haija M., Guimond S., Romanyshyn Y. Low temperature adsorption of oxygen on reduced V₂O₅(0001) surfaces. Surf. Sci. — 2006. — Vol. 600. — 1497 р.
23. Guimond S., Abu Haija M., Kaya S. Vanadium oxide surfaces and supported vanadium oxide nanoparticles. Topics in Catalysis. — 2006. — Vol. 38, no  1–3. — 117 р.
24. Хаула Е.В., Матросова О.В., Вишнецкая М.В., Руфов Ю.Н. О природе кислородных частиц при низкотемпературной десорбции с оксидов ванадия//Журнал физ. химии. — 2011. — Т. 85. — № 2. — С. 39–395.